INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2021

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Anforderungen und Leistungsmerkmale festlegen Anatol Straub, Digital Marketing Specialist bei der KELLER AG für Druckmesstechnik in Winterthur, Schweiz In allen Facetten Hochgenaue, piezoresistive Druckmesstechnik – für jede Anwendung die passende Lösung Mit der Produktion von jährlich rund 1,2 Millionen hochwertiger Messzellen deckt Keller die meisten Anwendungsfelder für Drucksensoren ab. Dennoch lohnt es sich, das Produkt spezifisch für den Einsatz und die Integration in übergeordnete Gesamtsysteme zu optimieren. Das betrifft Gehäuseteile oder Anschlussstecker genauso wie den inneren Aufbau des Sensors. Lesen Sie, wie einfach sich viele Anpassungen umsetzen lassen. Anwender kennen die Anforderungen und Umgebungsbedingungen für ihre gesuchte Messtechnik am besten. Keller kennt die Möglichkeiten piezoresistiver Sensortechnik und hat seit 1974 unzählige anspruchsvolle Projekte realisiert. Der gegenseitige Erfahrungsaustausch war dabei immer die Basis des Erfolgs. Nur mit dem gemeinsamen Know-how kann die optimale Sensorlösung gefunden werden. Auch Anwendungen, die auf den ersten Blick trivial erscheinen, bergen bei genauer Betrachtung oft unerwartete Komplexität. Werden die realen Einsatzbedingungen des Sensors von Anfang an berücksichtigt, erhöht dies die Effektivität und Langlebigkeit enorm. Dies gilt für eine Füllstandsmessung in der Regentonne genauso wie für hochpräzise wissenschaftliche Laborgeräte oder die sprichwörtliche Raketenwissenschaft. Es ist daher sinnvoll, gemeinsam die passende Lösung zu erarbeiten: Keller-Verkaufsingenieure und Entwickler auf der einen Seite, Anwender und Systemintegratoren auf der anderen Seite. Ob eine Neuentwicklung erforderlich ist oder ein bestehendes, respektive modifiziertes Produkt verwendet werden kann, hängt ganz vom Kundenprojekt ab. Auf Basis der Anforderungen wird gemeinsam ermittelt welche Eigenschaften für eine störungsfreie Messung benötigt werden. Und dabei bekräftigt Bernhard Vetterli, Technical Director bei der Keller AG: „Unser Technologiewissen, die langjährige Erfahrung und das Beherrschen der vielen Prozesse für die Herstellung von Drucksensoren, gepaart mit einer hohen Fertigungstiefe, ermöglichen uns das Unmögliche möglich zu machen.“ Zu Beginn werden grundlegende Sensorspezifikationen festgelegt wie Gesamtmessbereich, Genauigkeit, Kalibrierung auf bestimmte Messpunkte und Druckeinheiten oder die Skalierung des Ausgangssignals. Bei Produkten mit digitalem Signalausgang kommen zusätzliche Fragestellungen hinzu wie beispielsweise die benötigte Abtastrate oder Signalauflösung. Die festgelegten Werte bilden die Basis für die Auswahl der Komponenten. Voraussetzung für korrekte Messergebnisse schaffen Die Berücksichtigung der Einsatzbedingungen ist ebenfalls ein zentraler Teil der Anforderungen und erhöht nicht nur die Lebensdauer des Sensors, sondern ist oftmals auch eine Voraussetzung für korrekte Messergebnisse. Ist im druckhaltenden System mit großem Überdruck oder dynamischer Belastung zu rechnen, sollte die Konstruktion des Sensors dafür optimiert werden. Gewisse Anwendungen oder benachbarte Anlagenteile bergen die Gefahr von Signalverfälschungen und Ausfällen durch Vibration oder Schock. Die Temperatur hat ebenfalls starken Einfluss auf alle Materialien und ihre Beständigkeit. Neben Extremwerten können auch schnelle Temperaturwechsel Komplikationen verursachen. Nicht weniger wichtig ist die chemische Beständigkeit. Aggressive Messmedien greifen Gehäuse- und Dichtungsmaterialien an, wenn diese nicht sorgfältig ausgewählt wurden. Auch externe Faktoren wie zum Beispiel Benzindämpfe, UV-Strahlung, Salzwasser oder sogar Mikro-Organismen können zum Problem werden. Deshalb ist die Berücksichtigung aller relevanten Faktoren essentiell. Natürlich besitzt jede noch so gut optimierte Konstruktion weiterhin eine Belastungsgrenze und muss gegebe- 16 INDUSTRIELLE AUTOMATION 03/2021 www.industrielle-automation.net

SENSORIK UND MESSTECHNIK 02 01 03 01 Dank Druckbereichen von 5 mbar bis 2 000 bar und dem großen Erfahrungsschatz decken Keller-Produkte ein enorm breites Anforderungsspektrum ab 02 Sind die Drucksensoren ideal an die Umgebungsbedingungen angepasst, erhöht dies die Effektivität und Langlebigkeit 03 Kundenlogo, Seriennummer, Data Matrix Codes etc. – Beschriftungen jeglicher Art sind möglich nenfalls durch zusätzliche Maßnahmen geschützt werden. „Unsere Erfahrung lehrt uns, dass die Materie scheinbar keine Grenzen kennt, wenn es darum geht uns neue Herausforderungen zu bereiten“, resümiert Stefan Fehr, Head of Quality Assurance bei Keller. Vom Sensorchip bis hin zu Fertigungstechnik Der Aufbau eines Sensors muss alle vorhergehenden Überlegungen berücksichtigen und ist entscheidend für die Performance. Von der Auswahl des Sensorchips über das Koppelmedium bis hin zu den verwendeten Werkstoffen und Fertigungstechniken. Zusätzlich kommen hier Kundenwünsche züglich Bauform, Druckanschluss usw. so- bewie Anforderungen aus der Anwendung und Vorgaben aus Normen und Gesetzen zum Tragen. Die Grundfunktion der Elektronik ist es, das Messsignal aufzubereiten, eventuell zu speichern und über die entsprechende Schnittstelle auszugeben. In diesem Zusammenhang ist auch die Integration applikationsspezifischer Berechnungen in die Firmware oder die Konfiguration von Geräten und Software nach Kundenwunsch möglich. Andere Anforderungen sind wiederum von der Umgebung abhängig, wie zum Beispiel erweiterter Blitzschutz, EMV oder Explosionsschutz. Eigensichere Produkte können auch spezifisch auf Parameter des Gesamtsystems beim Kunden abgestimmt werden. Analoge oder digitale Schnittstellen? Digitale Schnittstellen können an Kommunikationsprotokolle angepasst oder kundenspezifisch konfiguriert werden. Gerade in der Sensorik haben analoge Schnittstel- len weiterhin einen hohen Stellenwert. In beiden Bereichen hat Keller Erfahrung in der Entwicklung applikationsspezifischer Lösungen, darunter solche mit Lichtwellenund Frequenzausgängen. Für den elektrischen Anschluss lassen sich die benötigten Anschlussstecker in die Konstruktion integrieren und Kabelabgänge nach Wunsch konfektionieren. Auch ein eigenes Design ist möglich Neben Kundenlogos können auch funktionale Beschriftungen – wie z. B. zusätzliche Teilebezeichnungen, Seriennummern, Data Matrix Codes oder Hilfsmarkierungen – als Laserbeschriftung oder auf Etiketten angebracht werden. Auch die kundenspezifische Farbcodierung von Anschlusslitzen ist möglich. Bei Consumer-Produkten wie Manometern kann zudem ein eigenes Design mit Kundenlogo für die Frontfolie verwendet werden. Bilder: 01 Hintergrund nordroden– stock.adobe.com, 02 spainter_vfx – stock.adobe.com, Sonstige Keller AG www.keller-druck.com Messverfahren Festelektrolyt-Potentiometrie NDIR-Sensoren Wärmeleitfähigkeit Elektrochemische Sensoren Keidel-Zellen Gasanalytik für die Prozessmesstechnik www.zirox.de ZIROX Sensoren und Elektronik GmbH | Am Koppelberg 21 | 17489 Greifswald | Tel.: +49(0)3834-83 09 00 | Fax: +49(0)3834-83 09 29 | E-Mail: info@zirox.de Zirox.indd 1 22.09.2017 11:05:04 www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 03/2021 17