Differenzdruck-Messumformer mit breitem Anwendungsfeld:

Kurze Anstiegszeit für Prüfprozesse

Typische Einsatzbereiche finden sich beispielsweise in der Prüftechnik und Filterüberwachung im Maschinen- und Anlagenbau. iStock / majorosl

Die Anwendungen für Differenzdruckmessungen sind sehr unterschiedlich. Über die Differenzdruckmessung kann man zum Beispiel die Durchflussgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, den Füllstand in drucküberlagerten Behältern oder die Kapazität von Filtrationsanlagen bestimmen. Aufhorchen lassen jetzt neue Lösungen, die mit kurzen Anstiegszeiten arbeiten und Druckverläufe mit einer Messrate von 250 Hz erfassen können. Dies schafft neue Möglichkeiten der Messwerterfassung in allen Anwendungen, die auf eine schnelle Signalverarbeitung angewiesen sind.

Die Auswahl an hochwertigen Differenzdruck-Messumformern ist zwar groß, dennoch stießen Anwender hier in der Vergangenheit an Grenzen. Vor allem dann, wenn sie schnelle Ansprech- bzw. Anstiegszeiten unter den normalerweise üblichen 50 bis 500 ms benötigten, ohne auf die gewohnt hohen statischen Drücke (bis typischerweise etwa 400 bar) zu verzichten, und das noch bei möglichst kompakter Bauform.

Schnelligkeit statt technischem Overhead

Der Differenzdruckmessumformer DPT 100 wurde speziell für schnelle Prüfprozesse im Bereich der Leckage- und Durchflussmessung konzipiert, bei denen eine kurze Anstiegszeit und hohe Abtastrate notwendig sind. Bild: BD|SENSORS

Der Differenzdruckmessumformer DPT 100 wurde speziell für schnelle Prüfprozesse im Bereich der Leckage- und Durchflussmessung konzipiert, bei denen eine kurze Anstiegszeit und hohe Abtastrate notwendig sind.

Der Grund dafür ist einfach: Die internen Rechenzeiten typischer Geräte aus der Prozesstechnik reduzieren die Geschwindigkeit der Messwerterfassung, was Auswirkungen auf die gesamte Prozessgeschwindigkeit hat. Die Beschleunigung der Prozesse ist mit der bisher vorhandenen Technik nur schwierig umsetzbar. Wer andere Erwartungen hatte, musste bisher Kompromisse in Kauf nehmen. Dies galt auch für die Differenzdruckmessung.

Als Spezialist für die elektronische Druckmesstechnik hat sich BD|SENSORS dieser Problematik angenommen. Nach ausführlichen Marktanalysen und in enger Zusammenarbeit mit betroffenen Anwendern wurde eine neue Lösung entwickelt, die für die schnelle Messwerterfassung geradezu prädestiniert ist. Typische Einsatzbereiche finden sich inzwischen vor allem in der Prüftechnik, im Maschinen- und Anlagenbau sowie in Umwelttechnik und Energieerzeugung. Die Spanne an konkreten Anwendungen reicht dabei von der Überwachung von Industrie-, Nass- oder Staubfiltern bis hin zur Füllstandsmessung in druckbeaufschlagten Behältern der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Aber auch Leckageüberwachungen in Leitungen oder Durchflussmessungen von Gasen oder Flüssigkeiten mittels Wirkdruckelementen sind realisierbar.

Schneller erfassen und dokumentieren

Mit ca. 10 ms ist die Anstiegszeit beispielsweise um bis zu 5 bis 200 mal kürzer als bei den in der Prozessindustrie üblichen Geräten. Bild: BD|SENSORS

Mit ca. 10 ms ist die Anstiegszeit beispielsweise um bis zu 5 bis 200 mal kürzer als bei den in der Prozessindustrie üblichen Geräten.

Die Grundlage für die schnellere Messwerterfassung schafft die optimierte Elektronik der neuen Differenzdruck-Messumformer. An ihrer Abstimmung wurde lange gefeilt, um Signalpfade und Rechenzeiten zu verbessern. Auch auf technischen Overhead, wie Kommunikationsmöglichkeiten über das HART-Protokoll haben die Entwickler verzichtet, weil das in den oben genannten Anwendungen nicht gefordert ist. Ergebnis dieser Anstrengungen ist eine resultierende Anstiegszeit von ca. 10 ms. Diese liegt damit 5 bis 200 mal unter den in der Prozessindustrie üblichen Differenzdruck-Messumformern. Durch die kürzere Anstiegszeit lassen sich Prozesse also wesentlich beschleunigen und die Ergebnisse besser dokumentieren.

Basis des DPT 100 bildet ein piezoresistiver Drucksensor. Unter dem piezoresistiven Effekt versteht man die Widerstandsänderung eines Materials basierend auf seiner Piezostruktur. Übt man auf diese Struktur Druck aus, ändert sich der Widerstand um das etwa 10-fache gegenüber herkömmlicher resistiver Technologie. Dies bildet unter anderem die Grundlage für die Genauigkeit des Differenz-Druckmessumformers, die bei ≤0,1 % FSO (Full Scale Output) liegt. Dieser Wert ist geringfügig höher, als bei den bisherigen für die Prozessindustrie ausgelegten Geräten, die eine Genauigkeit von 0,075 % FSO bieten. Die Genauigkeit ist aber für Anwendungen, bei denen kurze Anstiegszeiten gewünscht sind, mehr als ausreichend.

Einfache Integration und problemloser Austausch

Die kompakte Bauform erleichtert die Verwendung in standardisierten Applikationen, z.B. den Einbau in 19“ Racks, kleinen Schaltschränken oder Gehäusen. Der Platzbedarf sinkt und die Anlagen selbst können ebenfalls kompakter designt werden. Bild: BD|SENSORS

Die kompakte Bauform erleichtert die Verwendung in standardisierten Applikationen, z.B. den Einbau in 19“-Racks, kleinen Schaltschränken oder Gehäusen. Der Platzbedarf sinkt und die Anlagen selbst können ebenfalls kompakter designt werden.

Der neue Differenzdruck-Messumformer lässt sich einfach einbauen und auch problemlos nachrüsten, da die Mess- und Anschlusstechnik gegenüber den im Markt erhältlichen Geräten mit Flanschverbindung unverändert geblieben ist. Somit kann der Anwender einen einfachen Austausch vornehmen, also ein bereits vorhandenes Gerät gegen den schnellen DPT 100 tauschen, ohne Umbauten an der Anschlusstechnik vornehmen zu müssen. Beim Austausch muss lediglich auf den Differenzdruck in der Anlage geachtet werden, denn der maximal zulässige statische Druck von 400 bar übersteigt die Eigenschaften gängiger Geräte.

Die kompakte Bauform des Geräts erleichtert zudem die Verwendung in standardisierten Applikationen. Dies verschafft in Umgebungen mit ohnehin eingeschränktem räumlichen Bedingungen wie z.B. in 19“-Racks, kleinen Schaltschränken oder Gehäusen einen entscheidenden Vorteil, da durch den sinkenden Platzbedarf die Anlagen selbst ebenfalls kompakter designt werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass neben der klassischen Variante mit analogem 4…20 mA-Signal eine digitale Version mit einer RS485-Schnittstelle zur Verfügung steht. Das dabei verwendete Protokoll ist Modbus RTU, das in der industriellen Messtechnik als offenes Protokoll Einzug gehalten hat. Bei der RS485-Schnittstelle handelt es sich um eine störunempfindliche, vielfach erprobte Schnittstellen-Technologie, die u.a. in Zusammenhang mit Profibus-Anwendungen verwendet wird und auf einer Master-Slave-Architektur basiert, mit der bis zu 256  Teilnehmer vernetzt werden können. Der Differenzdruck-Messumformer kann in diesem Netzwerk Daten mit einer Übertragungsrate bis 115 kB/s zur Verfügung stellen. Für kompakte Anlagen spielt die Komponente „Leitungslänge“ kaum eine Rolle, dennoch besteht die Möglichkeit Leitungen bis zu einer Länge von 1,2 km zur Datenübertragung zu nutzen, was die Störunempfindlichkeit dieser Technologie verdeutlicht. Für die Integration in übergeordnete Steuerungen (SPS) sind keine kostenverursachende Analog-Eingangsmodule notwendig, da der Slave direkt mit dem Master der SPS verbunden wird.

Für die Differenzdruckmessung in Anwendungen, bei denen es auf kurze Anstiegszeiten ankommt, steht damit jetzt eine leistungsfähige und für diesen Anwendungsbereich „maßgeschneiderte“ Lösung zur Verfügung.

Über BD|SENSORS
BD|SENSORS wurde im Jahr 1994 als Start-up von drei Personen gegründet und hat sich innerhalb weniger Jahre zu einem der bedeutendsten Anbieter von elektronischen Druckmessgeräten auf dem Weltmarkt entwickelt. Der Stammsitz befindet sich in Thierstein, Oberfranken. An vier Standorten in Deutschland, Tschechien, Russland und China sind heute ca. 250 Mitarbeiter beschäftigt. Von Beginn an hat sich das Unternehmen der elektronischen Druckmesstechnik verschrieben. Mit einer konsequenten Produkt- und Qualitätsstrategie gelang es, ein hochwertiges Produktsortiment zu entwickeln, welches sowohl in der Breite, als auch in der Produktionstiefe auf dem Weltmarkt Maßstäbe setzt. Das Portfolio umfasst dabei Lösungen zur Druck- und Füllstandsmessung in einem Messbereich von 0,1 mbar bis 8000 bar. BD|SENSORS legt großen Wert auf die Nähe zum Kunden und positioniert sich als Problemlöser der Branche.

Titelbild: iStock / majorosl
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B.Eng. Wirtschafts-Ing. Gerald Rösel

Produkt-Promotion und Technische Dokumentation bei der BD|SENSORS GmbH

Ellen-Christine Reiff

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

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