Methoden zur Einstellung von Nullpunkt, Messbereich, Verschiebung, Linearität und Dämpfung bei kapazitiven Drucksensoren (analog)

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von yunrun am 17.06.2019 um 09:35 bearbeitet. Die Einstellungen wie das Messbereich und der Nullpunkt des kapazitiven Drucksensors (analog) werden durch Anpassung des Potentiometers vorgenommen. In diesem Beitrag werden die Methoden zur Einstellung des Nullpunkts, des Messbereichs, der Verschiebung, der Linearität sowie der Dämpfung des kapazitiven Drucksensors (analog) beschrieben – als Referenz für alle Interessierten. 1. Justierungsverkabelung des kapazitiven Drucksensors (analog): Die Justierungsverkabelung des kapazitiven Drucksensors (analoger Typ) ist wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Wenn ein Kolbenmanometer als Standardinstrument verwendet wird, dann ist es gleichzeitig die Druckquelle und das Standardinstrument – in diesem Fall ist das im Diagramm dargestellte Standarddruckinstrument nicht mehr notwendig. http://yunrun.com.cn/upload/201906/14/201906141801498501.png Kapazitivische Drucksensoren (analog) liefern ein Stromsignal im Bereich von 4–20 mA. Doch die Genauigkeit der Strommessgeräte ist begrenzt. Bei der Kalibrierung wird daher in der Regel ein digitales Spannungsmeßgerät verwendet, um die Spannung an dem Standardwiderstand zu messen – so lassen sich die Messergebnisse indirekt ermitteln. Der theoretische Ausgangswert eines kapazitiven Drucksensors (analog) muss bei der Berechnung auf 0,01 % Genauigkeit bestimmt werden; die Einheit kann Strom oder Spannung sein. Bei einer Lastwiderstand von 250 Ω beträgt die Ausgangsspannung 1–5 VDC. Die Lastwiderstand im Diagramm beträgt 500 Ω, die Ausgangsspannung liegt bei 2–10 VDC. Dadurch kann die Empfindlichkeit der Anzeige des digitalen Voltmeters erhöht werden. Kapazitiver Drucksensor mit einer Genauigkeit von 0,2 % (analog); die zulässige Fehlergrenze beträgt: (5–1)V × (±0,002) = ±8 mV ； (10-2)V×(±0,002)=±16 mV ； (20–4)mA × (±0,002) = ±32μA
2. Einstellungen des kapazitiven Drucksensors (analog):
① Einstellung der Nullpunkt- und Messbereichseinstellungen des kapazitiven Drucksensors (analog). Sowohl der Nullpunkt als auch der Messbereich des kapazitiven Drucksensors können kontinuierlich eingestellt werden – und zwar in einem sehr weiten Bereich. Zudem kann der Messbereich im gesamten Messbereich kontinuierlich angepasst werden. Da der Ausgang des kapazitiven Drucksensors (analog) bei 4–20 mA liegt, beträgt die Anfangsspannung des Messgeräts nicht „0“. Daher beeinflusst die Einstellung des Messbereichs den Nullwert. Ohne Verschiebung des Nullpunkts ist die Auswirkung gering; bei einer Einstellung des Messbereichs entspricht die Veränderung des Nullwerts in etwa dem Prozentsatz der vorgenommenen Einstellung. Doch die Nullpunkt- und die positiven/negativen Verschiebungsanpassungen haben kaum Auswirkungen auf das Messbereich. Daher muss ein kapazitiver Drucksensor (analog) vor der Kalibrierung auf das tatsächlich verwendete Messbereich eingestellt werden, bevor der Nullpunkt justiert wird. Bei Bedarf muss auch die Position der Schalter für positive und negative Migration geändert werden, um die gewünschte Richtung der Migration zu bestimmen. Vor der Einstellung sollte der Dämpfungspotentiometer zunächst gegen den Uhrzeigersinn in die Endposition geschoben werden. Kalibrierung von kapazitiven Drucksendern yunrun.com.cn/tech/2541.html Beispiel für die Justierung: Es handelt sich um einen kapazitiven Drucksensor (analog). Der ursprüngliche Messbereich lag bei 6–30 kPa. Nun soll der Messbereich auf 30–40 kPa geändert werden – das bedeutet eine Verschiebung um 30 kPa nach oben, sodass der neue Messbereich 10 kPa beträgt. Die Bedienung erfolgt wie folgt: A. Zuerst wird die Migration abgebrochen, d.h. wenn der Eingangsdruck 0 beträgt, wird der Nullpunktpotentiometer so eingestellt, dass seine Ausgangsspannung 4 mA beträgt. Dadurch liegt das Messbereichsintervall bei 0–24 kPa. B: Der Messbereich muss so eingestellt werden, dass der gewünschte Wert erreicht wird. Da der Messbereich verringert werden soll, muss der Einstellpotentiometer im Uhrzeigersinn gedreht werden. Dadurch ergibt sich bei einem Druckeintrag von 0 am kapazitiven Drucksensor (analog) eine Ausgangsspannung von 4 mA × (ursprünglicher Messbereich 24 ÷ gewünschter Messbereich 10) = 9,6 mA. Wenn der Messbereich erhöht werden soll – beispielsweise von 10 kPa auf 24 kPa – muss der Einstellpotentiometer gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Dabei muss die Ausgangsspannung bei einem Druckeintrag von 10 kPa auf 20 mA × (ursprünglicher Messbereich 10 ÷ gewünschter Messbereich 24) = 8,333 mA eingestellt werden. C: Neustellen auf Null – bei keinem Druckeintrag beträgt die Ausgangsspannung 4 mA. Zu diesem Zeitpunkt liegt das Messbereich des kapazitiven Drucksensors (analog) bereits sehr nahe bei 0–10 kPa. D. Überprüfen Sie erneut den Ausgangswert bei voller Skalengrenze. Falls nötig, justieren Sie die Skalengrenze sowie den Nullpunkt weiter. Bei kapazitiven Drucksendern (analog) hat die Justierung des Nullpunkts keinen Einfluss auf die Skalengrenze – doch die Justierung der Skalengrenze beeinflusst den Nullpunkt. Um diesen Einfluss auszugleichen, kann eine Überschreitung von 25 % erfolgen. Wenn der Eingangsdruck 10 kPa beträgt, beträgt der Ausgangsstrom 19,900 mA. Der einstellbare Spannungsregler ergibt eine Ausgangsspannung von: 19,900 + (20,000 – 19,900) × 1,25 = 20,025 (mA). Da der Messbereich um 0,125 mA erhöht wird, wird die Nullstromstärke um 1/5 × 0,125 mA zunehmen. Der einstellbare Nullpunktpotentiometer senkt die Ausgangsspannung von 20,025 mA auf 20,000 mA. Zum Schluss muss noch einmal die Skalierung und der Nullpunkt justiert werden. E. Verschieben Sie den Nullpunkt auf den gewünschten Anfangspunkt des Messbereichs, also auf 30 kPa. Wenn der Versatz nicht groß ist, kann man den Nullpotentiometer im Uhrzeigersinn justieren, um den gewünschten Ausgangspunkt des Messbereichs zu erreichen. In diesem Fall ist jedoch der Versatz groß; daher muss die Stromversorgung unterbrochen werden und der Versatzschalter in die Position für einen positiven Versatz gestellt werden. Anschließend wird Strom zugeführt und der Nullpunkt eingestellt, sodass er 30 kPa erreicht. ②Anpassungsmethoden für die positive und negative Verschiebung bei kapazitiven Drucksendern (analog). Im Produktionsprozess ist es notwendig, dass bestimmte Prozessparameter wie Druck, Durchfluss oder Flüssigkeitsebene auf einem festgelegten Wert bleiben. Wenn die Schwankungen dieser Parameter nicht allzu groß sind, kann die Qualität der Prozesssteuerung sowie die Empfindlichkeit der Steuerung durch Änderung des Messbereichs des kapazitiven Drucksenders verbessert werden. Der Messbereich eines kapazitiven Drucksenders beginnt also nicht bei Null, sondern bei einem bestimmten Wert. Zum Beispiel hat ein kapazitiver Drucksender einen Messbereich von 0–6 kPa. Wenn die tatsächlichen Schwankungen des zu messenden Parameters im Bereich von 3–4 kPa liegen, dann beträgt die Veränderung bei einer Änderung um 60 Pa mit dem ursprünglichen Messbereich 60 ÷ 6000 = 1 %. Wenn hingegen der Messbereich auf 3–5 kPa geändert wird, beträgt die Veränderung bei derselben Änderung von 60 Pa 60 ÷ 2000 = 3 %. Es ist also zu erkennen, dass die Ausgangsspannung des kapazitiven Drucksenders dreimal so groß ist wie zuvor. Den Versatz des Anfangspunkts des Messbereichs von 0 auf 3 kPa bezeichnen wir als positive Verschiebung. Der Umfang dieser Verschiebung beträgt 1,5 Mal den Messbereich. Allerdings darf die Verschiebung nicht unbegrenzt groß sein – sie darf den maximalen Messbereich nicht überschreiten. Gleichzeitig darf der Messbereich auch nicht unter den zulässigen Mindestwert gesenkt werden. Die Schritte zur Kalibrierung eines kapazitiven Drucksensors (analog) sind wie folgt: A. Vor der Kalibrierung muss der Sensor auf das gewünschte Messbereich eingestellt werden. Wenn beispielsweise ein Messbereich von 3–5 kPa gewünscht ist, sollte der Sensor zunächst auf 0–2 kPa eingestellt werden, bevor mit der Kalibrierung begonnen wird. B. Wenn die Menge der Verschiebung gering ist, kann bei einer positiven Verschiebung, ohne einen Eingangssdruck anzuwenden, der Nullpunkt des Potentiometers direkt justiert werden, sodass die Ausgangsspannung unter 4 mA liegt. Anschließend wird der Druckwert für eine positive Verschiebung eingegeben, damit der Transmitter eine Ausgangsspannung von 4 mA erzeugt. C. Wenn die Menge der Migration zu groß ist, muss der Migrationsschalter betätigt werden – also wird je nach Bedarf an positiver oder negativer Migration der entsprechende Schalter verwendet. Anschließend wird der gewünschte Druckwert eingestellt, und der Potentiometer wird so justiert, dass eine Ausgangsspannung von 4 mA entsteht. D. Schließlich wird die obere Messgrenze überprüft: Bei einer Eingangsspannung, die der oberen Messgrenze entspricht, sollte die Ausgangsspannung 20 mA betragen. Sollte es Abweichungen geben, kann der Spannungsregler feinjustiert werden. ③Linearisierungsverfahren für kapazitive Drucksender (analog): Die Linearität der kapazitiven Drucksender ist bereits bei der Fertigung auf den optimalen Wert eingestellt, wodurch in der Regel keine weitere Einstellung notwendig ist. Wenn sich der Messbereich stark ändert und eine gute Linearität im bestimmten Messbereich erforderlich ist, muss eine lineare Anpassung vorgenommen werden. Die Schritte sind wie folgt: a) Geben Sie den Druckwert im mittleren Bereich des anzupassenden Messbereichs ein. Notieren Sie anschließend den theoretischen sowie den tatsächlichen Wert des Ausgangssignals. b. Geben Sie den Druckwert im gewünschten Bereich ein und justieren Sie den linearen Potentiometer so, dass die Ausgabe folgendes ergibt: Wenn der tatsächliche Wert kleiner ist als der theoretische Wert, wird das Pluszeichen verwendet ； Wenn der tatsächliche Wert größer ist als der theoretische Wert, wird ein Minuszeichen verwendet. c. Einstellung des Messbereichs und der Nullpunkte neu. ④Anpassungsmethode der Dämpfung bei kapazitiven Drucksensoren (analog): Die Dämpfung dient dazu, schnelle Schwankungen der Ausgabe zu verhindern, die durch Eingangsschwankungen entstehen können. Seine Zeitkonstante liegt bei 0,2–1,67 Sekunden. Bei der Auslieferung ist der Dämpfer bereits gegen den Uhrzeigersinn in die Endposition eingestellt, wodurch die Dämpfungsdauer 0,2 Sekunden beträgt. In der Anwendung sollte am besten die kürzeste Dämpfungsdauer gewählt werden. Da die Kalibrierung des kapazitiven Drucksensors nicht von der Einstellung der Dämpfung beeinflusst wird, ist es am besten, die Dämpfungsdauer vor Ort entsprechend den tatsächlichen Bedingungen anzupassen. Dazu wird der Dämpfer im Uhrzeigersinn gedreht, um die gewünschte Dämpfungsdauer zu wählen.