Schwerpunkte

Den passenden Sensortyp finden

Digitale Drucksensoren in Industrieumgebungen

23. Februar 2021, 15:45 Uhr   |  Nicole Wörner

Digitale Drucksensoren in Industrieumgebungen
© Sensata

Digitale Drucksensoren spielen mehrere wichtige Rollen in Druckluft- und medizinischen Gasverteilungsnetzen und ermöglichen eine bessere Systemkonditionierung und -überwachung.

Wann und warum ist es am besten, digitale Drucksensoren in Industrieanwendungen einzusetzen? Und welche Funktionen tragen maßgeblich zur Erhöhung der Systemsicherheit, Effizienz und Zuverlässigkeit bei? Antworten darauf hat der Sensorhersteller Sensata.

Von Martijn Stopel, Sr. Product Design Engineer bei Sensata Technologies

Drucksensoren werden in einer Vielzahl von Industrieanwendungen eingesetzt, die von Hydraulik und Pneumatik, Wassermanagement, Mobilhydraulik und Off-Highway-Fahrzeugen, Pumpen und Kompressoren, Klima- und Kältesystemen bis hin zum Anlagenbau und zur Automatisierung reichen. Sie spielen eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, sicherzustellen, dass die Systemdrücke innerhalb akzeptabler Bereiche liegen. Und sie tragen dazu bei, den zuverlässigen Betrieb der Anwendung zu gewährleisten. Die Verwendung analoger und digitaler Drucksensoren bietet je nach Installation und Systemanforderungen unterschiedliche Vorteile.

Analog oder digital?

Ein Vorteil analoger Drucksensoren ist die einfache Einrichtung, wenn das bestehende System auf einer analogen Steuerung basiert. Wenn vor Ort nur ein Signal zur Messung dynamischer Prozesse benötigt wird, ist ein analoger Sensor, der mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) gekoppelt ist, einfacher zu integrieren als ein digitaler Drucksensor, der ein spezifiziertes Protokoll benötigt, um die Kommunikation mit dem Gerät herzustellen.

Wenn die Systemelektronik sehr schnelle aktive Regelkreise mit Rückkopplung benötigt, sind rein analoge Drucksensoren die beste Wahl. Für Systeme, die keine Reaktionszeit von schneller als etwa 0,5 ms benötigen, sollten digitale Drucksensoren in Betracht gezogen werden, da sie die Vernetzung mit mehreren digitalen Geräten vereinfachen und das System zukunftssicherer machen.

Der richtige Zeitpunkt, den Umstieg auf digitale Drucksensoren in einem analogen System in Betracht zu ziehen, ist die Aufrüstung der Komponenten auf programmierbare Mikrochips. Jetzt, da moderne Mikrochips erschwinglicher und leichter zu programmieren sind, vereinfacht ihre Integration in Komponenten wie Drucksensoren die Wartung und Systemaufrüstung. Dies spart potenzielle Hardwarekosten, weil digitale Sensoren dann mit Software aktualisiert werden können, statt ganze Komponenten zu ersetzen.

In Anwendungen mit batteriebetriebenen Systemen, wie z.B. in abgelegenen Gebieten, werden batteriebetriebene digitale Sensoren mit geringem Stromverbrauch gegenüber analogen Drucksensoren, die eine konstante Leistung benötigen, bevorzugt. Digitale Drucksensoren sind einfacher zu steuern und bieten dem System Vorteile beim Energiesparen. Beispielsweise kann die Fähigkeit, zu planen, wann digitale Drucksensoren aufzeichnen oder im Ruhezustand sind, den Stromverbrauch im Vergleich zu analogen Sensoren um bis zum Faktor 500 reduzieren.

Das Plug-and-Play-Design und die kürzeren Kabellängen der digitalen Drucksensoren rationalisieren den Systemaufbau und reduzieren die Gesamtkosten der Installation in Anwendungen, die für die digitale Kommunikation eingerichtet sind. Wenn digitale Drucksensoren mit GPS-Trackern kombiniert werden, können Cloud-basierte Remote-Systeme in Echtzeit aus der Ferne geortet und überwacht werden.

Sobald der Anwender beurteilt hat, ob sich ein analoger oder digitaler Drucksensor für die gegebene Anwendung am besten eignet, wird das Verständnis einiger der vorteilhaften Eigenschaften, die digitale Drucksensoren für Industrieanwendungen bieten, dazu beitragen, die Sicherheit, Effizienz und Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern.

Sensata
© Sensata

Digitale Drucksensoren bieten viele Vorteile wie geringeren Stromverbrauch, Störfestigkeit gegen magnetisches Rauschen, minimales elektrisches Rauschen, Sensordiagnose und Fernüberwachung.

I2C kontra SPI

Zwei gängige digitale Kommunikationsprotokolle, die in Industrieanwendungen verwendet werden, sind Inter-Integrated Circuit (I2C) und Serial Peripheral Interface (SPI). I2C arbeitet besser mit komplexeren Netzwerken, da die Installation weniger Kabel erfordert. Darüber hinaus erlaubt I2C mehrere Masters/Slaves, während SPI nur ein einziges Master/Multi-Slave-Netzwerk zulässt. SPI ist die ideale Lösung für einfachere Netzwerke und wenn eine höhere Geschwindigkeit und Datenübertragung erforderlich ist, wie das Lesen oder Schreiben auf eine SD-Karte oder das Aufzeichnen von Bildern.

Ausgangssignale und Sensordiagnose

Ein wichtiger Unterschied zwischen analogen und digitalen Drucksensoren besteht darin, dass analoge Drucksensoren nur ein Ausgangssignal liefern, während digitale Sensoren zwei oder mehr liefern, wie z.B. Druck- und Temperatursignale zusammen mit der Sensordiagnose. Beispielsweise erweitert bei Messanwendungen für Gasflaschen die zusätzliche Temperaturinformation das Drucksignal zu einer umfassenderen Messung, welche die Berechnung des Gasvolumens ermöglicht. Digitale Sensoren liefern auch Diagnosedaten, die wichtige Informationen wie die Zuverlässigkeit des Signals, die Signalbereitschaft und Ausfälle unter Spannung enthalten, was eine vorbeugende Wartung ermöglicht und potenzielle Ausfallzeiten reduziert. Diese Diagnosedaten liefern den detaillierten Status des Sensors, z.B. ob ein Sensorelement defekt ist, ob eine Versorgungsspannung korrekt war oder ob ein aktualisierter Wert im Sensor abrufbar ist. Im Vergleich zu einem analogen Sensor, der keine detaillierten Informationen zu Signalfehlern liefert, ermöglichen die Diagnosedaten von digitalen Sensoren eine fundiertere Entscheidungsfindung bei der Fehlersuche.

Ein weiterer Vorteil der digitalen Drucksensoren besteht darin, dass sie mit Funktionen wie Alarmen zur Warnung der Anwender bei Bedingungen außerhalb der eingestellten Parameter und der Fähigkeit zur Steuerung des Zeitpunkts und der Messintervalle erhältlich sind, was zur Senkung des Gesamtstromverbrauchs beiträgt. Mit zahlreichen Ausgängen und Diagnosen, die in digitalen Drucksensoren verfügbar sind, ist das gesamte System robuster und effizienter, weil die Daten dem Kunden eine umfassendere Beurteilung des Systembetriebs ermöglichen. Zusätzlich zur Erweiterung der Mess- und Selbstdiagnosefähigkeiten ermöglicht der Einsatz digitaler Drucksensoren eine schnellere Entwicklung und Implementierung von IoT- und großen Datenanwendungen.

Seite 1 von 3

1. Digitale Drucksensoren in Industrieumgebungen
2. Digitale Sensoren spielen ihre Vorteile gegen Umweltrauschen aus
3. Achtung! Jetzt die kostenlose Musterbox anfordern!

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

Sensata Technologies