Kurze Analyse des Vergleichs von Vorteilen und Nachteilen von Drucksendern und Höhensendern

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von shrien am 15.4.2016 um 20:55 geändert. Es gibt viele verschiedene Arten von Transmittern. Genauer gesagt lassen sie sich in integrierte Temperaturtransmitter, Drucktransmitter sowie Höhenmesstransmitter einteilen. Welche Unterschiede gibt es zwischen ihnen? Drucktransmitter werden auch als Differenztransmitter bezeichnet. Sie bestehen hauptsächlich aus Modulschaltungen, Drucksensoren, Anzeigegeräten, Anschlusskomponenten sowie Gehäusen. Es kann Signale bezüglich des Drucks von empfangenen Flüssigkeiten, Gasen usw. in Signale mit einer Standardstromspannung umwandeln, die an sekundäre Messgeräte wie Anzeigegeräte, Regler und Alarmsysteme weitergeleitet werden, um Messungen durchzuführen, Anzeigen zu liefern sowie den Prozess zu regulieren. 　　Das Messprinzip des Drucksenders besteht darin, dass der Prozessdruck sowie der Referenzdruck jeweils auf die beiden Enden des in Silizium integrierten, drucksensitiven Elements wirken. Der dadurch entstehende Differenzdruck verursacht eine Deformation des Siliziumchips – eine Deformation, die nur im Mikrometerbereich liegt. Dadurch kann der vollständig dynamische Wheatstone-Brückenelement, das aus Halbleitermaterial hergestellt ist, unter der Steuerung einer externen Stromquelle ein Spannungssignal im mV-Bereich erzeugen, das proportional zum Druck ist. Aufgrund der hervorragenden Festigkeit des Siliziummaterials sind sowohl die Linearität des Ausgangssignals als auch die Kennzahlen zur Qualität sehr hoch. Während des Betriebs wandelt der Drucksensor die zu messende physikalische Größe in einen Spannungssignal im mV-Bereich um und leitet dieses an einen differenziellen Verstärker weiter. Dieser verfügt über eine hohe Verstärkungskraft und kann zudem Temperaturverschiebungen ausgleichen. Das vergrößerte Signal wird durch eine Spannungs-Strom-Umwandlung in das entsprechende Stromsignal umgewandelt, anschließend erfolgt eine nichtlineare Korrektur, wodurch schließlich ein standardisiertes Strom-Spannungs-Signal entsteht, das in linearer Beziehung zur Eingangspannung steht. 　　Drucksender können je nach Messbereich in allgemeine Drucksender (0,001 MPa bis 20 MPa) und Mikrodrucksender (0 bis 30 kPa) unterteilt werden. 　　Levelsender werden wiederum in drei Arten unterteilt, nämlich Schwimmkugel-Levelsender, Schwimmball-Levelsender und Differenzdruck-Levelsender. 　　Es gibt viele verschiedene Arten von Transmittern. Genauer gesagt lassen sie sich in integrierte Temperaturtransmitter, Drucktransmitter sowie Höhenmesstransmitter einteilen. Welche Unterschiede bestehen jedoch zwischen diesen Transmittern? Drucktransmitter werden auch als Differenztransmitter bezeichnet. Sie bestehen hauptsächlich aus Drucksensoren, Modulschaltungen, Anzeigegeräten, Gehäusen sowie Anschlusskomponenten für den Prozess. Es kann Drucksignale von empfangenen Gasen, Flüssigkeiten usw. in standardisierte Strom- und Spannungssignale umwandeln, die dann an Sekundärgeräte wie Anzeige- und Alarmgeräte, Aufzeichnungsgeräte sowie Regler zur Messung, Anzeige und Prozessregelung weitergeleitet werden. 　　Das Messprinzip des Drucksenders besteht darin, dass der Prozessdruck sowie der Referenzdruck jeweils auf die beiden Enden des in Silizium integrierten, drucksensitiven Elements wirken. Der dadurch entstehende Differenzdruck verursacht eine Deformation des Siliziumchips – eine Deformation, die nur im Mikrometerbereich liegt. Dadurch kann der vollständig dynamische Wheatstone-Brückenelement, das aus Halbleitermaterial hergestellt ist, unter der Steuerung einer externen Stromquelle ein Spannungssignal im mV-Bereich erzeugen, das proportional zum Druck ist. Aufgrund der hervorragenden Festigkeit des Siliziummaterials sind sowohl die Linearität des Ausgangssignals als auch die Kennzahlen zur Qualität sehr hoch. Während des Betriebs wandelt der Drucksensor die zu messende physikalische Größe in einen Spannungssignal im mV-Bereich um und leitet dieses an einen differenziellen Verstärker weiter. Dieser verfügt über eine hohe Verstärkungskraft und kann zudem Temperaturverschiebungen ausgleichen. Das vergrößerte Signal wird durch eine Spannungs-Strom-Umwandlung in das entsprechende Stromsignal umgewandelt, anschließend erfolgt eine nichtlineare Korrektur, wodurch schließlich ein standardisiertes Strom-Spannungs-Signal entsteht, das in linearer Beziehung zur Eingangspannung steht. 　　Drucksender können je nach Messbereich in allgemeine Drucksender (0,001 MPa bis 20 MPa) und Mikrodrucksender (0 bis 30 kPa) unterteilt werden. 　　Levelsender werden wiederum in drei Arten unterteilt, nämlich Schwimmkugel-Levelsender, Schwimmball-Levelsender und Differenzdruck-Levelsender. 　　1. Schwimmkugel-basierte Höhenübertragungseinheit 　　Die schwimmkugel-basierte Höhenübertragungseinheit besteht aus einer magnetischen Schwimmkugel, einem Messrohr, einer Signaleinheit, einer Elektronikeinheit, einer Verbindungsbox sowie Montageelementen. 　　Im Allgemeinen ist das Gewicht von magnetischen Schwimmkörpern kleiner als 0,5. Dadurch können sie auf der Oberfläche der Flüssigkeit treiben und sich entlang des Messrohrs nach oben und unten bewegen. Der Leitrohr ist mit Messkomponenten ausgestattet, die unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes das zu messende Pegelsignal in ein Widerstandssignal umwandeln können, das proportional zur Pegelveränderung ist. Zudem wird die elektronische Einheit in ein Signal im Bereich von 4–20 mA oder in andere standardisierte Signale umgewandelt. Der Transmitter ist ein modulares Schaltkreis, der Vorteile wie Widerstandsfähigkeit gegen Säuren, Feuchtigkeit, Erschütterungen und Korrosion aufweist. Im Inneren des Schaltkreises befinden sich ein Gleichstrom-Rückkopplungsschaltkreis sowie Schutzschaltkreise. Dadurch wird sichergestellt, dass die maximale Ausgangsstromstärke 28 mA nicht überschritten wird. So kann die Stromversorgung zuverlässig geschützt werden und sekundäre Messgeräte vor Beschädigung bewahrt bleiben. 　　2. Schwimmkörper-basierte Höhenmesssender  Der schwimmkörper-basierte Höhenmesssender verwendet anstelle einer magnetischen Schwimmkugel einen Schwimmkörper. Er ist nach dem Prinzip der Schwerelosigkeit von Archimedes konstruiert. Schwimmkörper-basierte Höhenmesssender nutzen die Technologie der Dehnungssensoren aus dünnen Metallmembranen, um den Stand, die Grenze oder die Dichte einer Flüssigkeit zu messen. Während des Betriebs können über die Tasten vor Ort übliche Einstellvorgänge durchgeführt werden. 　　3. Statischer Höhenmesssender für Flüssigkeiten Dieser Sender arbeitet nach dem Prinzip der Messung des statischen Drucks der Flüssigkeit. In der Regel werden Silizium-Drucksensoren verwendet, um den gemessenen Druck in elektrische Signale umzuwandeln. Anschließend werden diese Signale durch Verstärkungsschaltungen verstärkt und durch Kompensierungsschaltungen korrigiert. Schließlich werden die Signale als Stromstärke im Bereich von 4–20 mA oder 0–10 mA ausgegeben.