Druckmessumformer sind wichtige Komponenten für verschiedene Anwendungen. Ihr Kraftfahrzeug hat zum Beispiel Druckänderungen für Öl, Flüssigkeit und Kraftstoff. Ebenso verwenden hydraulische Maschinen Öl, um zu drücken und eine Kraft zu erzeugen.
Druckänderungen sollten genau sein, um die richtige Druckübertragung und Kraft zu gewährleisten. Einer der wichtigsten Drucksensoren ist der Druckmessumformer 4-20mA. Heute werden wir verschiedene Aspekte dieses Druckwandlers besprechen und verstehen, wie er funktioniert.
Was ist ein Druckmessumformer 4-20mA?
Ein Druckmessumformer, der mit einem 4-20-mA-Signal arbeitet, prüft den Druck von Flüssigkeiten oder Kraftstoffen und wandelt ihn in elektrische Signale um. Anstelle von Spannung als Ausgang bietet dieses System einen Stromausgang.
Sie fragen sich vielleicht, warum Sie den Druckmessumformer 4-20mA in Betracht ziehen sollten; die Logik ist ganz einfach.
- 4 mA stellt den niedrigsten messbaren Wert dar (z. B. 0 bar oder Mindestbereich).
- 20 mA stellt den höchsten messbaren Wert dar (z. B. den Skalenendwert, wie 100 bar).
- Die Messungen und Anzeigen sind einfacher. Die Vier-MA-Basislinie stellt sicher, dass ein "aktiver Nullpunkt" vorhanden ist, d. h., wenn die Schleife null mA anzeigt, deutet dies auf einen Fehler hin - z. B. einen Drahtbruch oder einen Stromausfall - und nicht nur auf einen Druck von null.
Typische Anwendungen eines Druckmessumformers sind:
- Industrielle Automatisierung
- HVAC-Systeme
- Hydraulische und pneumatische Steuerung
- Prozessüberwachung in chemischen Anlagen
- Wasseraufbereitungsanlagen
Arbeitsprinzip des Druckmessumformers 4-20mA
Das Funktionsprinzip eines Unterputz-Druckmessumformer 4-20mA umfasst drei Hauptstufen. Diese sind:
Sensorelemente
Sensorelemente sind die spielentscheidenden Werkzeuge, die die Drucksensoren prägen. Bei den Druckmessumformern 4-20mA gibt es drei entscheidende Arten von Sensoren.
- Piezoresistiv. Bei diesem Typ gibt es eine Änderung des Widerstands, der die Druckänderungen in einem Dehnungsmessstreifen hervorruft. Basierend auf dieser Änderung wird ein elektrisches Signal erzeugt, das die Daten liefert.
- Kapazitive Sensoren sind gut im Erkennen von Druckänderungen. Sie verändern den Abstand zwischen zwei Platten, wodurch sich die Kapazität ändert und die Daten interpretiert werden.
- Resonanzdraht oder Kristall. Wenn sich der Druck ändert, wirkt sich dies auf die Schwingungsfrequenz aus.
Signalumwandlung
Sensorelemente dienen der Druckmessung. Der nächste Schritt ist die Signalumwandlung. Dies geschieht auf folgende Weise.
- Sensoren erfassen die Druckänderungen durch Widerstand oder Kapazität.
- Diese Veränderung wird in das elektrische Signal übertragen.
- Dieses elektrische Signal bewirkt die Spannungsausgabe im System und liefert die Messwerte.
Stromschleifenausgang
Da Sie das Stromausgangssystem verwenden, wird die Spannungsumwandlung in Stromwerte umgewandelt. Die Stromumwandlung erfolgt zwischen 4mA und 20mA und gewährleistet eine sichere Ausgabe des Systems.
Diese Änderung ist proportional zu den Druckänderungen. Angenommen, ein Messwandler hat einen Bereich von 0-100 psi.
- Bei 0 psi → 4 mA Ausgang
- Bei 50 psi → 12 mA Ausgang
- Bei 100 psi → 20 mA Ausgang
Warum sollten Sie die Werte nicht in Spannung, sondern in Stromstärke angeben? Die Logik ist ganz einfach.
- Der Einfluss des elektrischen Rauschens auf die Stromsignale ist minimal.
- Es gibt keine Spannungsabfallfehler mehr, die durch zunehmende Kabellänge entstehen.
- Viele Industriegeräte interpretieren 4-20-mA-Schleifen.
Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Verdrahtung eines Druckmessumformers 4-20mA
Wenn Sie Ihre Drucksensoren optimal nutzen wollen, können Ihnen Verkabelung und Stromversorgung dabei helfen.
Es gibt Zweidraht-, Dreidraht- und Vierdrahtverbindungen. Lassen Sie uns die einzelnen Verbindungen bewerten.
2-Draht-Anschluss
Die 2-Draht-Verbindung ist die gebräuchlichste und standardisierteste, weil sie einfach und schnell zu installieren ist. Die Wahrscheinlichkeit von Fehlern ist geringer, da zwei Drähte zwei Klemmen haben.
Diese sind:
- Die positive Leitung (+) wird an die positive Stromversorgungsklemme angeschlossen. Er ist mit mehreren Geräten und dem Signaleingang des Empfängers (SPS, Regler, Display) verbunden.
- Das Minuskabel (-) wird mit dem Minuspol des Netzteils verbunden.
Die Spannung schwankt zwischen 12 und 16 V DC.
Sobald Sie sie haben, können Sie mit dem Anschluss fortfahren. Hier sind ein paar einfache Verdrahtungsschritte.
- Schritt 1: Schalten Sie die Stromversorgung aus
Sicherheit ist das oberste Gebot. Um Unfälle zu vermeiden, sollten Sie feststellen, ob die Stromversorgung angeschlossen ist. Wenn ja, schalten Sie es sofort aus, um sicherzustellen, dass kein Strom oder keine Spannung fließt.
- Schritt 2: Terminal anschließen
Wie wir bereits festgestellt haben, gibt es zwei Klemmen. Der eine ist der Pluspol, der mit dem Pluspol verbunden werden sollte. Sie sollten den Pluspol mit dem Pluspol der Schleifenstromversorgung verbinden.
Der Anschluss der Minusklemme ist anders. Sie sollten die Minusklemmen mit der negativen Elektrode des Messgeräts und dann mit dem Minuspol der Schleifenleistung verbinden.
- Schritt 3: Einschalten des Systems
Überprüfen Sie die Anschlüsse und die Polarität, bevor Sie das System einschalten. Stellen Sie sicher, dass das System funktioniert.
3-Draht-Anschluss
Der 3-Draht-Anschluss bietet einen separaten Weg für den Signalausgang und die Stromrückführung. Diese Konfiguration ist ideal für den industriellen Bereich und bietet eine bessere Signalbeständigkeit.
Es gibt drei Verdrahtungsklemmen.
- V+ (Leistung positiv). Er dient zum Anschluss des Pluspols der Gleichstromversorgung (normalerweise 12-36 V DC).
- Signalausgang. Diese Klemme sendet den 4-20-mA-Strom an die SPS, die Anzeige oder den Regler.
- V- (Leistung negativ) ist ein gemeinsamer Anschluss mit einem gemeinsamen Rückkanal. Er dient sowohl der Strom- als auch der Signalübertragung.
Die Verdrahtungsschritte sind einfach. Sie können folgen:
- Pluspoliger Anschluss. Verbinden Sie V+ mit dem Pluspol der Spannungsversorgung.
- Signalausgangsklemme Anschluss. Die Signalausgangsklemme an den Signaleingang Ihres Empfangsgeräts.
- Minuspoliger Anschluss. Verbinden Sie V- mit dem Minuspol der Spannungsversorgung und der Masse des Signaleingangs.
4-Draht-Anschluss
Eine 4-Draht-Verbindung hat eine separate Leitung für Strom und Signal. Sie liefert bessere Signale als die 3-Draht-Verbindung, wird aber bei bestimmten industriellen Sensoren verwendet.
Werfen wir einen Blick auf die Terminals.
- V+ (Leistung positiv): Positiver DC-Stromversorgungseingang.
- V- (Leistung negativ): Negativer DC-Stromversorgungseingang.
- Signal + (Ausgang positiv): Positive Seite des 4-20 mA Schleifensignals.
- Signal - (Negativer Ausgang): Negative Seite des 4-20 mA Schleifensignals.
Prüfung eines Druckmessumformers 4-20mA
Das Testen eines Druckmessumformers 4-20mA ist wichtig, um festzustellen, ob er im angegebenen Druckbereich funktioniert und die optimale Funktionalität bietet. Dazu müssen Sie verschiedene Schritte durchlaufen und einige Werkzeuge mitbringen.
Wir haben die notwendigen Werkzeuge und Schritte hier aufgelistet.
Erforderliche Werkzeuge
Hier ist die Liste der Werkzeuge, die für die Prüfung eines Druckmessumformers 4-20mA erforderlich sind.
- Digitales Multimeter (DMM) zur Messung von Gleichstrom
- Schleifenkalibrator. Er ist ein optionales Hilfsmittel, wird aber für präzise Tests empfohlen.
- Stromversorgung (24 V DC ist Standard)
- Bekannte Druckquelle (Handpumpe, Totlastprüfgerät oder Prozessdruck)
Grundlegendes Prüfverfahren
Sobald Sie alle Werkzeuge beisammen haben, ist es an der Zeit, den Druckmessumformer 4-20mA mit den folgenden Schritten zu testen.
- Sicherheit geht vor.
Schalten Sie alle Stromquellen aus und machen Sie das System drucklos, bevor Sie es anschließen oder abtrennen, um Unfälle während des Betriebs zu vermeiden.
- Verbindung
Sie sollten Ihr Netzteil mitbringen und den Druckmessumformer von einem Anschluss aus an die Stromversorgung anschließen. An der zweiten Klemme können Sie die Messgeräte anschließen, mit denen Sie den Druckmessumformer 4-20mA testen können.
- Bekannte Drücke anwenden.
Die Prüfung bei bekanntem Druck kann helfen, den Bereich zu bewerten. Messgeräte erfassen die relevanten Werte. Hier sind einige Druckbereiche. Sie müssen den Druck zwischen 0%, 25%, 50%, 75% und 100% des Bereichs ändern.
- Messung des Ausgangsstroms bei jedem Schritt.
Alles, was Sie tun müssen, ist, den Stromausgang bei jeder Stufe zu messen. Testen Sie jede Stufe einzeln und berechnen Sie sie.
- Vergleichen Sie die Messwerte mit den erwarteten mA-Werten.
Sobald Sie alle Werte haben, müssen Sie sie vergleichen und die Spanne bestimmen. So sollten Sie vorgehen.
- 0 psi → 4,00 mA
- 25 psi → 8,00 mA
- 50 psi → 12,00 mA
- 75 psi → 16,00 mA
- 100 psi → 20,00 mA
Fehlersuchanleitung für den Druckmessumformer 4-20mA
| Symptom | Mögliche Ursache | Lösung |
| Kein Signal (0 mA) |
|
|
| Ausgang bleibt bei 4 mA stehen |
|
|
| Ausgang bleibt bei 20 mA stehen |
|
|
| Schwankendes oder verrauschtes Lesen |
|
|
| Falsche Ablesung vs. tatsächlicher Druck |
|
|
Schlussfolgerung
Die Auswahl eines Drucksensors ist eine Herausforderung. Denn Sie müssen auf die Qualität, die Güteklassen, die Leistung und verschiedene Genauigkeitsfaktoren achten. Nicht alle Druckmessumformer sind für Ihre Wahl geeignet. Viele variieren sogar je nach System.
Möchten Sie die Drucksensoren der Spitzenklasse kennenlernen? Sendo-Sensor bietet ein kleiner Drucksensor SS311 das über einen 4-20mA-Ausgang verfügt und eine genaue Messung des Drucks im System ermöglicht. Informieren Sie sich jetzt über die Qualitätsoptionen!