Artikel aktualisiert am 09.11.2023
von Boris Stippe | ca: 15 Min. zu lesen

Drucktransmitter

Was macht der Drucksensor einer Wärmepumpe?

Ein Drucktransmitter ist ein elektronisches Messgerät, das den Druck in einem System misst und in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses Signal kann dann von einem Steuergerät zur Regelung und Steuerung der Wärmepumpe verwendet werden.

Ein Drucktransmitter wandelt den gemessenen Druck im Kältekreislauf in elektrische Signale um und leitet diese an die Wärmepumpe weiter.
Ein Drucktransmitter wandelt den gemessenen Druck im Kältekreislauf in elektrische Signale um und leitet diese an die Wärmepumpe weiter (Bildquelle: somchai20162516 – stock.adobe.com)

Ein Drucktransmitter ist eine wichtige Komponente bei der Installation und dem Betrieb einer Wärmepumpe. Er dient zur Messung und Überwachung des Drucks im Kältekreislauf. Er wandelt den gemessenen Druck in ein elektrisches Signal um, das an die Steuerung der Wärmepumpe weitergeleitet wird.

Durch die Überwachung des Drucks kann die Wärmepumpe optimal betrieben werden. Ein zu hoher oder zu niedriger Druck kann die Leistung und den Wirkungsgrad der Wärmepumpe beeinträchtigen. Der Drucktransmitter ermöglicht es, frühzeitig auf Druckabweichungen zu reagieren und gegebenenfalls Maßnahmen zu ergreifen.

Es gibt verschiedene Arten von Drucktransmittern, die je nach Anforderung und Einsatzgebiet ausgewählt werden können. Einige Modelle sind beispielsweise für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet. Insgesamt ist der Drucktransmitter eine unverzichtbare Komponente für eine zuverlässige und effiziente Wärmepumpenanlage.

Was ist ein Drucktransmitter und wofür wird er eingesetzt?

Ein Drucktransmitter, auch Druckmessumformer oder Drucksensor genannt, ist ein elektronisches Gerät, das den Druck eines Mediums wie Gas oder Flüssigkeit misst und in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses Signal kann dann für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. zur Anzeige, Überwachung, Steuerung oder Automatisierung von Prozessen in verschiedenen Branchen und Anwendungen.

Er besteht aus einer Sensoreinheit und einer Elektronik. Die Sensoreinheit besteht in der Regel aus einer Druckmembran oder einem Dehnungsmessstreifen, der sich bei Druckänderungen verformt. Diese Verformung wird in eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Widerstand umgewandelt, der proportional zum Druck ist. Der elektronische Schaltkreis verstärkt das Signal, bereitet es auf und wandelt es in eine standardisierte Ausgangsschnittstelle um, z. B. 4-20 mA, 0-10 V oder digitale Protokolle.

Der Druckmessumformer wird in vielen verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. In der Prozessindustrie wird er beispielsweise zur Messung und Regelung des Drucks in Rohrleitungen, Behältern oder Reaktoren eingesetzt. Eine wichtige Rolle spielt er auch in der Automobilindustrie, wo er zur Überwachung des Reifendrucks eingesetzt wird, um die Sicherheit und den Kraftstoffverbrauch zu optimieren. In der Medizintechnik wird er zur Messung des Blutdrucks und zur Überwachung kritischer Parameter in medizinischen Geräten eingesetzt. In der Luft- und Raumfahrt wird er zur Überwachung des Kabinendrucks in Flugzeugen eingesetzt. Darüber hinaus findet man Druckmessumformer auch in der Umweltüberwachung, im Maschinenbau, in der Lebensmittelindustrie und in vielen anderen Anwendungen.

Gegenüber mechanischen Druckmessgeräten bieten Druckmessumformer zahlreiche Vorteile. Sie sind genauer, stabiler und zuverlässiger. Sie können digitale Ausgangssignale liefern, die sich leichter verarbeiten und übertragen lassen. Sie lassen sich leicht in automatisierte Systeme integrieren und bieten die Möglichkeit der Fernüberwachung und -steuerung. Darüber hinaus können moderne Druckmessumformer mit zusätzlichen Funktionen wie Temperaturkompensation, Selbstüberwachung und Diagnose ausgestattet werden, um eine noch zuverlässigere Leistung zu gewährleisten.

Wie funktioniert ein Drucktransmitter?

Ein Drucktransmitter wandelt den physikalischen Druck in ein elektrisches Signal um. Der prinzipielle Aufbau eines Drucktransmitters besteht aus einer Sensoreinheit und einer elektronischen Schaltung. Die Sensoreinheit besteht aus einem Drucksensor, der den auf ihn einwirkenden Druck misst und in eine mechanische Verformung umwandelt.

Es gibt verschiedene Arten von Drucksensoren, aber die gebräuchlichste Methode basiert auf einer Druckmembran. Diese Membran ist eine dünne, flexible Struktur, die auf einer Seite dem Medium (z. B. Gas oder Flüssigkeit) ausgesetzt ist, dessen Druck gemessen werden soll. Die andere Seite der Membran ist mit einer Referenzkammer verbunden, in der ein konstanter Druck oder ein Vakuum herrscht. Wenn der Druck auf die Membran wirkt, verformt sie sich.

Die Membranverformung wird normalerweise mit Dehnungsmessstreifen (DMS) gemessen, die auf der Membran angebracht sind. DMS sind dünne elektrische Widerstände, die sich bei mechanischer Verformung ändern. Wenn die Membran verformt wird, ändern sich die Widerstandswerte der DMS und erzeugen eine Änderung des elektrischen Signals.

Das elektrische Signal der Dehnungsmessstreifen wird dann von der elektronischen Schaltung des Drucktransmitters verarbeitet. Diese Schaltung besteht typischerweise aus einem Verstärker, einem Analog-Digital-Wandler und einer Ausgangsschnittstelle. Der Verstärker verstärkt das schwache Signal der Dehnungsmessstreifen, um es für die weitere Verarbeitung geeignet zu machen. Der Analog-Digital-Wandler wandelt das analoge Signal in ein digitales Format um, das leichter verarbeitet und übertragen werden kann. Die Ausgangsschnittstelle kann verschiedene Formen annehmen, z. B. ein analoges Spannungssignal (z. B. 0-10 V), ein Stromsignal (z. B. 4-20 mA) oder ein digitales Protokoll (z. B. MODBUS).

Die elektronische Schaltung kann auch zusätzliche Funktionen wie Temperaturkompensation, Fehlererkennung oder Diagnosefunktionen enthalten. Die Temperaturkompensation dient dazu, die Druckmessung unabhängig von Temperaturschwankungen zu machen. Fehlererkennungs- und Diagnosefunktionen ermöglichen es dem Drucktransmitter, seine eigene Leistung zu überwachen und gegebenenfalls Fehler zu erkennen oder anzuzeigen.

Wie kalibriere ich einen Drucktransmitter?

Die Kalibrierung eines Drucktransmitters ist ein wichtiger Schritt, um sicherzustellen, dass er genaue und zuverlässige Messergebnisse liefert. Im Folgenden sind die grundlegenden Schritte zur Kalibrierung eines Drucktransmitters aufgeführt:

Vorbereitung: Stellen Sie sicher, dass Sie über die erforderliche Kalibrierausrüstung verfügen, einschließlich eines Kalibriergeräts, das in der Lage ist, den gewünschten Druckbereich zu erzeugen, und, falls erforderlich, Druckreferenzstandards zur Überprüfung der Messergebnisse. Sicherstellen, dass der Drucktransmitter sauber und frei von Verschmutzungen ist.
Einstellung der Umgebungsbedingungen: Sicherstellen, dass die Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit stabil sind und den spezifizierten Betriebsbedingungen des Druckmessumformers entsprechen.
Nullpunktkalibrierung: Beginnen Sie mit der Nullpunktkalibrierung. Dies bedeutet, dass der Drucktransmitter bei Nulldruck den gewünschten Ausgangswert (z.B. 0 mA, 0 V) liefern sollte. Den Drucktransmitter an den Kalibrator anschließen und den Druck auf Null setzen. Den Ausgangswert des Drucktransmitters mit dem erwarteten Wert vergleichen und, falls erforderlich, Justierungen vornehmen.
Spannungskalibrierung: Nach der Nullpunktkalibrierung kann mit der Spannungskalibrierung fortgefahren werden. Stellen Sie den Druck auf einen bekannten Referenzwert ein, der im mittleren oder oberen Bereich des Messbereichs liegt. Vergleichen Sie den Messwert des Drucktransmitters mit dem erwarteten Referenzwert. Falls erforderlich, den Spannungsausgang des Drucktransmitters anpassen, um die Genauigkeit zu verbessern.
Andere Messpunkte überprüfen: Um die Genauigkeit und Linearität des Drucktransmitters zu überprüfen, können verschiedene Druckwerte über den gesamten Messbereich eingestellt und die Messergebnisse mit den erwarteten Werten verglichen werden. Falls erforderlich, justieren Sie den Ausgang des Drucktransmitters, um eine genaue und lineare Reaktion sicherzustellen.
Dokumentation: Notieren Sie die durchgeführten Kalibrierschritte, die verwendeten Referenzwerte und die Messergebnisse. Dokumentieren Sie auch das Datum der Kalibrierung und die Identifikationsdaten des Drucktransmitters.

Es ist wichtig zu beachten, dass das genaue Kalibrierverfahren je nach Modell und Hersteller des Drucktransmitters variieren kann. Es ist daher ratsam, die Anweisungen des Herstellers zu konsultieren und das Kalibrierverfahren gemäß seinen Empfehlungen durchzuführen. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, die Kalibrierung von spezialisierten Fachleuten oder akkreditierten Laboratorien durchführen zu lassen, um die höchstmögliche Genauigkeit zu gewährleisten.

Wo sollte ein Drucktransmitter in einem System installiert werden?

Die genaue Positionierung eines Drucktransmitters in einem System hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Art des Systems, in dem er eingesetzt wird, der Art des zu messenden Mediums und den spezifischen Anforderungen der Anwendung. Im Folgenden sind jedoch einige allgemeine Richtlinien aufgeführt, die bei der Installation eines Drucktransmitters berücksichtigt werden sollten:

Auswahl der geeigneten Messstelle: Bestimmen Sie die geeignete Messstelle, an der der Druck gemessen werden soll. Dies kann z. B. eine Rohrleitung, ein Tank oder ein Behälter sein. Stellen Sie sicher, dass der gewählte Messpunkt repräsentativ für den Druck im System ist und eine stabile und direkte Verbindung zum zu messenden Medium ermöglicht.
Vermeiden Sie Pulsationen und Vibrationen: Drucktransmitter können empfindlich auf Pulsationen und Vibrationen reagieren, die zu ungenauen Messungen führen können. Daher sollte der Messpunkt so gewählt werden, dass Pulsationen minimiert werden. Dies kann durch den Einsatz von Dämpfungselementen wie Membranen oder Pulsationsdämpfern erreicht werden. Es ist auch wichtig, den Drucktransmitter sicher zu befestigen, um Vibrationen zu reduzieren.
Verstopfungen vermeiden: Stellen Sie sicher, dass die Messstelle frei von Verstopfungen oder Ablagerungen ist, die den Durchfluss des zu messenden Mediums beeinträchtigen könnten. Verunreinigungen können die Messgenauigkeit beeinflussen oder sogar den Drucktransmitter beschädigen. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, einen geeigneten Filter einzubauen, um Verunreinigungen zu entfernen.
Berücksichtigung der Einbaulage: Der Drucktransmitter sollte in einer geeigneten Einbaulage installiert werden, um genaue Messungen zu gewährleisten. Die meisten Drucktransmitter können Drücke in vertikaler, horizontaler oder schräger Ausrichtung messen. Es ist jedoch wichtig sicherzustellen, dass der Drucktransmitter richtig kalibriert und gemäß den Empfehlungen des Herstellers montiert wird, um Messfehler zu vermeiden.
Elektrische Abschirmung: Wenn der Drucktransmitter in der Nähe starker elektrischer oder magnetischer Felder installiert wird, sollten geeignete Abschirmungsmaßnahmen getroffen werden, um Störungen des elektrischen Signals zu minimieren. Dies kann die Verwendung abgeschirmter Kabel oder den Einbau in ein geeignetes Gehäuse beinhalten.
Zugänglichkeit und Wartung: Stellen Sie sicher, dass der Drucktransmitter für Inspektion, Wartung und Kalibrierung leicht zugänglich ist. Es ist wichtig, dass der Drucktransmitter regelmäßig überprüft wird, um seine Leistung und Genauigkeit zu erhalten.

Es ist wichtig, die spezifischen Anweisungen des Herstellers zu befolgen, da diese zusätzliche Empfehlungen für die Installation des Drucktransmitters in bestimmten Anwendungen oder Umgebungen enthalten können.

Wie kann die Genauigkeit eines Drucktransmitters überprüft werden?

Die Überprüfung der Genauigkeit eines Drucktransmitters ist wichtig, um sicherzustellen, dass er korrekte Messergebnisse liefert. Es gibt verschiedene Methoden und Verfahren, um die Genauigkeit eines Drucktransmitters zu überprüfen. Nachfolgend sind einige gebräuchliche Verfahren aufgeführt:

Vergleich mit einem Kalibrator: Die gebräuchlichste Methode ist der Vergleich des Drucktransmitters mit einem hochgenauen Kalibrator. Der Kalibrator erzeugt einen genauen Druck, der dem Messbereich des zu prüfenden Drucktransmitters entspricht. Das Ausgangssignal des Drucktransmitters wird mit dem Referenzwert des Kalibrators verglichen. Die Abweichung zwischen den beiden Werten gibt Aufschluss über die Genauigkeit des Drucktransmitters. Dieser Vergleich sollte über den gesamten Messbereich erfolgen.
Druckreferenzstandards: Ein weiterer Ansatz ist der Vergleich des Drucktransmitters mit bekannten und genauen Druckreferenzstandards. Diese Druckreferenznormale können Prüfgewichte, Präzisionsmanometer oder kalibrierte Druckmessgeräte sein. Der Drucktransmitter wird mit dem gewünschten Druck beaufschlagt und die Anzeige mit den Referenzwerten verglichen. Die Abweichung zwischen den beiden Werten gibt Aufschluss über die Genauigkeit des Drucktransmitters.
Wiederholbarkeitsprüfung: Die Wiederholbarkeitsprüfung ist ein weiterer Aspekt der Genauigkeitsprüfung. Dabei wird der Drucktransmitter mehrmals dem gleichen Druck ausgesetzt, um zu prüfen, ob er konstante Messergebnisse liefert. Der Druck wird mehrmals erhöht und gesenkt und die Messwerte des Drucktransmitters werden verglichen. Eine hohe Wiederholbarkeit weist darauf hin, dass der Drucktransmitter stabil und genau ist.
Langzeittests: Langzeittests können durchgeführt werden, um die Stabilität und Genauigkeit des Drucktransmitters über einen längeren Zeitraum zu überprüfen. Dabei wird der Drucktransmitter über einen bestimmten Zeitraum kontinuierlich betrieben und die Messwerte werden in regelmäßigen Abständen überprüft. Abweichungen im Messverhalten können auf Veränderungen oder Verschleiß des Drucktransmitters hinweisen.
Rückführbarkeit: Die Rückführbarkeit ist ein wichtiger Faktor bei der Überprüfung der Genauigkeit eines Drucktransmitters. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die verwendeten Kalibrierstandards und -verfahren auf nationale oder internationale Standards rückführbar sind. Dadurch wird sichergestellt, dass die Messergebnisse des Drucktransmitters mit anerkannten Standards vergleichbar sind.

Es wird empfohlen, die Genauigkeitsüberprüfung von Druckmessumformern von spezialisierten Fachleuten oder akkreditierten Laboratorien durchführen zu lassen, um eine genaue und zuverlässige Bewertung zu gewährleisten. Es ist auch wichtig, die vom Hersteller empfohlenen Kalibrierintervalle einzuhalten und regelmäßige Überprüfungen durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Genauigkeit des Drucktransmitters über einen längeren Zeitraum erhalten bleibt.

Kann ich einen Drucktransmitter selbst einbauen oder brauche ich dafür einen Fachmann?

Die Installation eines Drucktransmitters kann je nach Anwendung und Komplexität von Ihnen selbst oder von einem Fachmann durchgeführt werden. Es ist jedoch wichtig, einige Faktoren zu berücksichtigen, um eine korrekte und zuverlässige Installation zu gewährleisten.

Kenntnisse und Fähigkeiten: Schätzen Sie Ihre eigenen Kenntnisse und Fähigkeiten im Umgang mit elektrischen und mechanischen Komponenten ein. Die Installation eines Drucktransmitters kann ein Verständnis der elektrischen Schaltungen, der Verkabelung und der Montage- und Befestigungstechniken erfordern. Wenn Sie über die erforderlichen Kenntnisse und Fähigkeiten verfügen, können Sie den Drucktransmitter möglicherweise selbst installieren.
Anweisungen des Herstellers: Lesen Sie die Installationsanweisungen des Herstellers sorgfältig durch. Jeder Drucktransmitter kann spezielle Anforderungen an den Einbau haben, die in der Anleitung des Herstellers detailliert beschrieben sind. Befolgen Sie diese Anweisungen genau, um eine korrekte Installation sicherzustellen und mögliche Probleme zu vermeiden.
Komplexität der Anwendung: Berücksichtigen Sie die Komplexität der Anwendung, in die der Drucktransmitter eingebaut werden soll. In einigen Fällen kann die Installation zusätzliches Wissen oder Erfahrung erfordern, wie z.B. spezielle Kenntnisse der Prozesssteuerung, Hydraulik oder Sicherheitsvorschriften. Im Zweifelsfall ist es ratsam, einen Fachmann zu Rate zu ziehen.
Sicherheitsaspekte: Bei der Installation eines Drucktransmitters sind stets die erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Stellen Sie sicher, dass das System vor der Installation ausgeschaltet und spannungsfrei ist. Tragen Sie gegebenenfalls die erforderliche Schutzausrüstung, um Verletzungen zu vermeiden. Beachten Sie auch die Umgebungsbedingungen, z. B. die Ex-Schutzanforderungen in explosionsgefährdeten Bereichen.
Besondere Anforderungen: In einigen Fällen kann es erforderlich sein, dass die Installation von einem Fachmann durchgeführt wird. Dies kann der Fall sein, wenn die Anwendung besonders anspruchsvoll ist, komplexe Integrationen erforderlich sind oder spezielle Zertifizierungen oder Zulassungen vorliegen müssen. Ein Fachmann verfügt über die notwendigen Kenntnisse und Erfahrungen, um die Installation korrekt und sicher durchzuführen.

Wenn Sie unsicher sind oder Zweifel haben, ist es immer ratsam, einen Fachmann zu Rate zu ziehen, um eine ordnungsgemäße Installation und eine zuverlässige Leistung des Drucktransmitters sicherzustellen.

Wie wählt man den richtigen Drucktransmitter für eine bestimmte Anwendung aus?

Die Auswahl des richtigen Drucktransmitters für eine bestimmte Anwendung erfordert eine sorgfältige Abwägung mehrerer Faktoren. Nachfolgend sind einige wichtige Aspekte aufgeführt, die bei der Auswahl zu berücksichtigen sind:

Messbereich: Bestimmen Sie den erforderlichen Messbereich des Drucktransmitters. Stellen Sie sicher, dass der Messbereich des ausgewählten Modells den Anforderungen Ihrer Anwendung entspricht. Es ist wichtig, einen ausreichenden Überlastschutz zu berücksichtigen, um Schäden am Sensor zu vermeiden.
Medium: Berücksichtigen Sie das zu messende Medium, ob es sich um Gase, Flüssigkeiten oder aggressive Stoffe handelt. Prüfen Sie die Verträglichkeit des Drucktransmitters mit dem Medium hinsichtlich chemischer Beständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Dichtungsmaterialien.
Umgebungsbedingungen: Beachten Sie die Umgebungsbedingungen, in denen der Drucktransmitter eingesetzt wird. Berücksichtigen Sie Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, Vibrationen, elektromagnetische Störungen oder potentielle Explosionsgefahr. Wählen Sie einen Drucktransmitter, der den Anforderungen dieser Umgebungsbedingungen entspricht.
Genauigkeitsanforderungen: Legen Sie die Genauigkeitsanforderungen für Ihre Anwendung fest. Je nach Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Langzeitstabilität gibt es verschiedene Genauigkeitsklassen für Drucktransmitter. Wählen Sie ein Modell, das die Genauigkeitsanforderungen erfüllt.
Ausgangssignal und Anschlussart: Überlegen Sie, welches Ausgangssignal (z. B. 4-20 mA, 0-10 V) und welche Anschlussart (z. B. Gewinde, Flansch) für Ihr System und Ihre Steuerung am besten geeignet sind. Stellen Sie sicher, dass der Drucktransmitter mit den vorhandenen Geräten und Schnittstellen kompatibel ist.
Zusatzfunktionen und Zulassungen: Prüfen Sie, ob spezielle Funktionen oder Zertifizierungen erforderlich sind, wie z. B. digitale Kommunikationsschnittstellen (z. B. MODBUS), Ex-Schutz-Zulassungen, Hygieneanforderungen oder medizinische Zertifizierungen. Wählen Sie einen Drucktransmitter, der diese speziellen Anforderungen erfüllt.
Herstellersupport und Service: Achten Sie auf den Ruf und die Erfahrung des Herstellers. Achten Sie auf die Verfügbarkeit von technischem Support, Produktdokumentation, Kalibrierservice und eventuelle Garantiebedingungen. Eine gute Unterstützung durch den Hersteller kann bei der Installation, Inbetriebnahme und Wartung des Druckmessumformers hilfreich sein.

Es ist wichtig, sich gründlich über die verschiedenen Optionen zu informieren, um den richtigen Drucktransmitter für Ihre spezifische Anwendung auszuwählen. Wenden Sie sich bei Bedarf an Fachleute oder den Hersteller, um weitere Beratung und Unterstützung zu erhalten.

Fazit

Ein Drucktransmitter ist ein elektronisches Messgerät, das den Druck in einem System misst und in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses Signal kann dann von einem Steuergerät zur Regelung und Steuerung der Wärmepumpe verwendet werden. Er besteht aus einer Sensoreinheit und einer Elektronik, die das Signal verarbeitet und in eine standardisierte Ausgangsschnittstelle umwandelt. Es gibt verschiedene Typen von Drucktransmittern, die je nach Anforderung und Einsatzgebiet ausgewählt werden können. Einige Modelle bieten zusätzliche Funktionen wie Temperaturkompensation, Selbstüberwachung und Diagnose. Die Positionierung eines Drucktransmitters in einem System hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Art des Systems, der Art des zu messenden Mediums und den spezifischen Anforderungen der Anwendung. Die Genauigkeit eines Drucktransmitters kann durch Vergleich mit einem Kalibrator oder Druckreferenzstandards überprüft werden. Es ist auch wichtig, die Rückführbarkeit der Messergebnisse sicherzustellen. Die Installation eines Drucktransmitters kann bei entsprechenden Kenntnissen und Fähigkeiten vom Anwender selbst durchgeführt werden oder erfordert die Hinzuziehung eines Fachmannes, insbesondere bei komplexen Anwendungen oder besonderen Anforderungen. Bei der Auswahl eines Drucktransmitters für eine bestimmte Anwendung müssen der Messbereich, das Medium, die Umgebungsbedingungen, die Genauigkeitsanforderungen, das Ausgangssignal, zusätzliche Funktionen und die Unterstützung durch den Hersteller berücksichtigt werden. Es ist wichtig, sich gründlich zu informieren und gegebenenfalls den Rat von Fachleuten oder des Herstellers einzuholen.

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