Drucks­ensoren

Eine Druckmesszelle ist das zentrale Messelement eines Drucksensors. Sie wandelt den auf eine Membran wirkenden Druck in ein elektrisches Signal um. Dieses Signal kann anschließend von einer Elektronik ausgewertet und zur Druckmessung, Überwachung oder Regelung verwendet werden. 

Bei piezoresistiven Druckmesszellen von Metallux werden Widerstände in einer Wheatstone-Brückenschaltung eingesetzt. Durch den anliegenden Druck verformt sich die Membran geringfügig. Dadurch verändern sich die Widerstandswerte und es entsteht ein druckabhängiges elektrisches Ausgangssignal. Die Wheatstone-Brücke wird in der bewährten Dickschicht-Technologie aufgebracht.

Metallux entwickelt und fertigt Keramik-Druckmesszellen und Edelstahl-Druckmesszellen für industrielle Anwendungen, um Gase oder Flüssigkeiten präzise zu überwachen.

Eine Druckmesszelle ist das eigentliche druckempfindliche Sensorelement, während ein Drucksensor bzw. Drucktransmitter typischerweise weitere Komponenten wie Gehäuse, Prozessanschluss und Elektronik umfasst.

Die Druckmesszelle erfasst den Druck und wandelt ihn in ein elektrisches Signal um. Sie kann vom Kunden direkt in eine eigene Baugruppe oder ein kundenspezifisches Gehäuse integriert werden.

Druckmesszellen eignen sich deshalb besonders für OEM-Anwendungen, bei denen kompakte Bauformen oder eine anwendungsspezifische Integration gefragt sind.

Druckmesszellen unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich Bauform, Baugröße, Druckbereich, Druckart und Ausgangssignal. Metallux bietet insbesondere Keramik-Druckmesszellen und Edelstahl-Druckmesszellen an.

Für keramische Druckmesszellen verwendet Metallux typischerweise 96 % Aluminiumoxid-Keramik (Al₂O₃). Das robuste Keramikmaterial eignet sich für die präzise Druckmessung in zahlreichen industriellen Anwendungen. Edelstahl-Druckmesszellen zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Überdruckbeständigkeit aus und eignen sich für Anwendungen, bei denen hohe Druckbelastungen auftreten oder die Materialeigenschaften von Edelstahl gefragt sind.

Je nach Ausführung stehen monolithische oder frontbündige Druckmesszellen für unterschiedliche Druckarten und Druckbereiche sowie mit verschiedenen elektrischen Ausgangssignalen zur Verfügung.

Mit Druckmesszellen können je nach Ausführung Relativdruck, Absolutdruck und Sealed Gauge Druck gemessen werden.

Beim Relativdruck (Gauge) wird der Druck gegenüber dem aktuellen Umgebungsdruck gemessen.
Beim Absolutdruck dient ein Vakuum als Referenz.
Bei Sealed Gauge wird der Messdruck gegenüber einem definierten, eingeschlossenen Referenzdruck gemessen.

Welche Messart erforderlich ist, hängt von der jeweiligen Anwendung und den Umgebungsbedingungen ab.

Metallux bietet Keramik-Druckmesszellen für Drücke von -1 bis 600 bar und Edelstahl-Druckmesszellen für Drücke von 10 bis 1.000 bar an. Je nach Ausführung lassen sich mit den Druckmesszellen Relativdruck, Absolutdruck oder Sealed Gauge Druck messen. 

Bei einer frontbündigen Druckmesszelle liegt die druckempfindliche Membran direkt zum Messmedium hin, während eine monolithische Druckmesszelle konstruktionsbedingt eine zurückliegende Membran aufweist.

Frontbündige Druckmesszellen sind besonders vorteilhaft bei viskosen, pastösen, verunreinigten oder zur Ablagerung neigenden Medien.

Die Entscheidung für eine Bauform hängt vom Medium, den hygienischen Anforderungen, der Reinigung und der Einbausituation ab.

Druckmesszellen können je nach Ausführung analoge oder digitale Ausgangssignale bereitstellen.

Metallux bietet beispielsweise Druckmesszellen mit analogem Ausgangssignal, mit ratiometrischem Ausgangssignal von 10 bis 90 % der Versorgungsspannung sowie Ausführungen mit digitaler I²C-Schnittstelle an.

Die geeignete Signalart hängt von der gewünschten Signalverarbeitung und den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab.

Die Medienbeständigkeit einer Druckmesszelle hängt im Wesentlichen von den medienberührenden Werkstoffen ab.

Keramische Druckmesszellen eignen sich für zahlreiche Flüssigkeiten und Gase und zeichnen sich durch eine hohe chemische Beständigkeit der Keramik aus. Edelstahl-Druckmesszellen können z.B. für Anwendungen mit Säuren oder Wasserstoff eingesetzt werden.

Bei aggressiven oder speziellen Medien sollte die Medienbeständigkeit immer für die konkrete Anwendung geprüft werden.

Keramische Druckmesszellen kombinieren eine robuste Bauweise mit hoher chemischer Beständigkeit, Langzeitstabilität und guten Messeigenschaften.

Keramik ist korrosionsbeständig und besitzt eine hohe mechanische Festigkeit. In Verbindung mit der Dickschichttechnologie lassen sich kompakte und zuverlässige Druckmesszellen für industrielle Serienanwendungen realisieren.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, Sensorelement und Elektronik an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung anzupassen.

Bei der Auswahl einer Druckmesszelle sollten folgende Auswahlkriterien berücksichtigt werden:

• Druckart
• Druckbereich
• Medium / Einsatzbereich
• Einbausituation
• Genauigkeit
• Bauform
• Ausgangssignal

Metallux unterstützt Kunden bei der Auswahl einer geeigneten Druckmesszelle für ihre Anwendung und entwickelt maßgeschneiderte Produkte.

Ja. Metallux entwickelt und fertigt Druckmesszellen für OEM-Anwendungen und passt diese Produkte an kundenspezifische Anforderungen an.

Der Druckbereich, elektrische Eigenschaften, Ausgangssignal, Bauform oder weitere Produktparameter können auf die Anforderungen der Anwendung abgestimmt werden.