Vad är en trycktransmitter?

Vad är trycktransmittrar?

Trycktransmittrar är elektroniska tryckmätare som används för att mäta och övervaka tryck. Termen trycktransmitter används ofta även för tryckomvandlare eller trycksensorer. Detta är dock inte en synonym, eftersom termen trycksensor i den bemärkelsen endast beskriver en del av trycktransmittern.

De finns i många olika utföranden för att passa tryck- och elanslutningar, mätmetoder, elektriska utsignaler och certifieringar (CE, EX, järnväg och marin). Överlägsen teknik och exakt tillverkning säkerställer att dessa trycktransmittrar fungerar perfekt. Detta är särskilt viktigt i applikationer där höga krav ställs på långtidsstabilitet, vibrationsmotstånd, elektromagnetisk kompatibilitet, stöttålighet eller temperaturokänslighet.

Vad består en trycktransmitter av?

En trycktransmitter består av en sensor som omvandlar trycket eller en tryckförändring till en elektrisk signal via en fysikalisk princip. Dessutom innehåller en trycktransmitter mättransducerelektronik som bearbetar sensorsignalen och omvandlar den till en standardiserad elektrisk utsignal. Utsignalen levereras via den elektriska anslutningen. Givaren utsätts för tryck via tryckanslutningen (även kallad processanslutning). Givaren och elektroniken är inrymda i ett hölje som dels skyddar dessa två känsliga komponenter från miljöpåverkan, dels ansluter dem till elanslutningen och tryckanslutningen.

Vilka är urvalskriterierna för en trycktransmitter?

Urvalskriterierna för en trycktransmitter är rätt mätområde, erforderlig noggrannhet och önskad utsignal. Ett annat mycket viktigt kriterium är dock att trycktransmittern är lämplig för den önskade applikationen. Mätområde, noggrannhet och utsignal är parametrar som är relativt enkla att bestämma. Att avgöra vilken typ av trycktransmitter som är lämplig för en specifik applikation kräver däremot viss erfarenhet och noggrant övervägande av olika aspekter.

Urvalskriterier för den perfekta trycktransmittern i din applikation

Typ av utskrift: Inom tryckmätningstekniken skiljer man mellan absolut tryck, relativt tryck och differenstryck. Absolut tryck refererar alltid till det absoluta vakuumet som nollpunkt. Relativ tryckmätning är mätningen av tryckskillnaden mellan ett medium och omgivnings- eller atmosfärstrycket (ca 1 bar). I följande artikel förklaras skillnaderna i detalj.

Mätområde: Detta är tryckområdet mellan minimitrycket (där utsignalen är 0%) och maximitrycket (där utsignalen är 100%). Skillnaden mellan minimi- och maximivärdena kallas mätområde och fungerar som referens för nästan alla noggrannhetsspecifikationer inom tryckmätningstekniken. Mätområdet för trycktransmittrar är i regel standardiserat till en specifik tryckmätningsenhet, t.ex. bar, mbar eller psi. Förutom det rena signalområdet måste man också ta hänsyn till gränsvärden för övertryck och topptryck. Dessa är viktiga i applikationer där - även mycket korta - trycktoppar kan uppstå långt över mätområdet.

Noggrannhetsklass: I praktiken har det visat sig vara en stor utmaning att definiera den erforderliga noggrannhetsklassen eller den tillåtna mätosäkerheten för manometern. Å ena sidan omfattar noggrannhetsklassen olika aspekter eller parametrar för mätosäkerhet, som inte har samma innebörd i de flesta tillämpningar. Å andra sidan är det ofta svårt att avgöra hur noggrann mätningen faktiskt ska vara, även när det gäller tillämpningar. Högre noggrannhet innebär nästan alltid en enorm inverkan på produktkostnaderna. Därför är det viktigt att noga väga vad som är obligatoriskt när man väljer noggrannhetsklass.

Utgångssignal: Tre huvudkategorier kan urskiljas för utsignalen: Oförstärkt givarsignal, analoga (standard) signaler och digitala signaler. Utmatning av den oförstärkta sensorsignalen är mycket sällan önskvärd för manometrar; detta i motsats till temperaturmätare, som ofta ger signalen från PT100/PT1000-motståndet direkt och utan ytterligare elektronik. När den oförstärkta sensorsignalen levereras är tryckmätinstrumentet inte en transmitter eller mätomvandlare i snävare bemärkelse. Det kallas då för en mätcell med hölje. Dessa kallas ofta också för transduktorer. Analoga signaler är fortfarande de mest använda inom tryckmätningstekniken i industrin, särskilt strömsignalen 4 ... 20 mA. Fördelen med analoga signaler är fortfarande den betydligt lägre kostnaden för trycktransmittrar och ofta även för utvärderingselektronik för ström nedströms. Kostnaden för digitala transmitters och utvärderingsenheter har dock sjunkit avsevärt under de senaste åren. Dessutom ökar spridningen av sensorbussystem som IO-Link eller CANopen snabbt inom tryckmätning. De främsta fördelarna med digitala signaler är högre felsäkerhet, diagnostik- och parametreringsmöjligheter samt att flera mätparametrar kan kombineras i en och samma enhet, t.ex. tryck och temperatur. Elektroniska tryckvakter ingår också bland trycktransmittrar med digitala signaler.

Sensor: Trycksensorn är manometerns centrala element. I trycktransmittrar är denna trycksensor vanligtvis ett element där en tryckförändring leder till en deformation av membranet. Detta leder i sin tur till en förändring av det elektriska motståndet i specialanpassade motståndselement. De vanligaste sensorteknikerna är tunnfilm-på-stål, tjockfilm-på-keramik och piezoresistiva sensorer. I tunnfilm-på-stål-sensorer sputtrar man resistorer på ett membran av rostfritt stål. Den främsta fördelen med dessa trycksensorer är deras utmärkta långtidsstabilitet och höga robusthet mot tryckspikar och temperaturpåverkan, samt tryckmätning över ett brett tryckområde från ca 200 mbar till över 3.000 bar. Tjockfilm-på-keramik-sensorer baseras på en keramisk baskropp på vilken motståndsbryggorna appliceras och sedan bränns in. Det keramiska membranet anses vara extremt robust mot nästan alla korrosiva vätskor och gaser och används företrädesvis när aggressiva kemikalier ska mätas. Mätområdena börjar vid ca 100 mbar och går upp till ca 400 bar. I piezoresistiva tryckgivare ändras resistansen hos halvledarelement av kisel med trycket. Dessa halvledarelement är isolerade från mätmediet genom en oljefyllning och ett tunt separationsmembran. På grund av kiselelementets höga känslighet och låga hysteres är piezoresistiva givare särskilt lämpliga för låga tryck i mbar-området och när högre noggrannhet krävs.

Tryckanslutning / processanslutning: Tryckporten ansluter tryckmätaren till den process där trycket ska mätas. Tryckomvandlaren i transmittern måste vara ordentligt ansluten till tryckporten (svetsad eller med elastomertätningar). Det finns många olika tryckanslutningar på marknaden, vars geometri och mått specificeras i standarder (t.ex. tryckmätaranslutningen i DIN EN 837-1). Förutom branschspecifika preferenser är den avgörande faktorn vid val av anslutningar främst typen av tätning: metalltätning eller med elastomertätningar. Metalltätningarna är avsmalnande gängor eller tätningskoner. De deformeras mekaniskt av sin motpart, så att en tätningseffekt uppstår. För tryck över 1.000 bar väljs vanligtvis metalltätningslösningar.

Elastomeriska tätningar - även kallade O-ringar eller profiltätningar - använder cylindriska monteringsgängor. I ett spår komprimeras elastomertätningen under monteringen, vilket skapar en tätande effekt. Elastomermaterialet bör väljas så att det är kompatibelt med det uppmätta mediet och tätar över hela temperaturområdet.

Elektrisk anslutning: Variationen i elektrisk anslutning är mindre eftersom varje industrisegment endast använder ett fåtal kontaktdonstyper. Generellt kan sägas att kabelversioner direkt på trycktransmittern är mindre vanliga eftersom kabeldragningen är mer komplex än för versioner med kontaktdon.

Viktiga kriterier för val av lämplig anslutning är täthet mot vätskor och damm, vibrationsmotstånd och kostnaden för mätutrustning och kablage inklusive driftsättning. Ett speciellt krav för trycktransmittrar kan vara korrekt tryckutjämning mellan transmitterns inre och omgivningen: I praktiken kan många elektriska anslutningar orsaka oväntade problem vid tryckmätning.

Marktechnical erbjuder ett brett utbud av olika modeller, utföranden och varianter samt matchande tillbehör för att på bästa sätt uppfylla kraven inom alla applikationsområden.

Våra experter på tryckmätning förklarar gärna skillnaderna mellan våra produkter och ger dig råd om vilken enhet som är bäst lämpad för att på ett tillförlitligt sätt utföra din krävande mätuppgift.