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O+P Fluidtechnik 10/2017

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MESSTECHNIK

MESSTECHNIK MEDIENKOMPATIBLE DRUCKTRANSMITTER FÜR KRITISCHE EINSÄTZE PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Seit Jahren haben sich für die Druckmessung in hydraulischen Anlagen Transmitter aus Edelstahl bewährt, bei denen das Messmedium durch eine Ölvorlage von der Silizium- Druckmesszelle getrennt ist. Diese Sensoren sind für Absolut- und Relativdruckmessungen geeignet, sind auf feste Ausgangswerte kalibriert, temperaturkompensiert und einbaufertig ausgeführt. Basis der meisten modernen Drucktransmitter bildet eine Siliziummesszelle, die auf ein Keramiksubstrat aufmontiert ist. Die Membranoberseite der Siliziummesszelle hat zur Kontaktierung mit dem Träger kleine Metallflächen (Bondpads) aus hochreinem Aluminium, die jedoch nicht korrosionsbeständig sind. Zum Schutz werden diese Kontaktflächen nach dem Anbringen der Golddrähte (Drahtbonden) mit einem Überzug aus weichem Silicongel überzogen. Es gibt Gele, die z. B. gut gegen Wasser, Öle oder Alkohole usw. schützen, aber es gibt kein Gel, das einen universellen Schutz gegen beliebige Medien gewährleisten kann. Dies ist insbesondere bei Materialien von großem Nachteil, deren Zusammensetzung man nicht kennt. Ein weiterer Nachteil der Gelmaterialien ist überdies ihr hygroskopisches Verhalten. In den Gelen kann durch direkten Kontakt mit Flüssigkeiten oder durch Kondensation Feuchtigkeit eingelagert werden, die im Laufe der Zeit bis auf die Siliziumschicht diffundiert. Hier verursacht die Feuchtigkeit neben der erwähnten Korrosion eine hochohmige Verbindung zwischen den auf verschiedenen Potentialen liegenden Leiterbahnen, wodurch die Messwerte verfälscht werden können. Die übliche Messzellenkonstruktion mit Gelüberzug kann somit aus den erwähnten Gründen nicht oder nur unter erheblichen Einschränkungen zur Messung von Flüssigkeiten oder aggressiven Gasen benutzt werden. MEDIENKOMPATIBLE DRUCKTRANSMITTER MIT ÖLVORLAGE Der Nachteil der Siliziummesszelle kann für die geforderte Medienkompatibilität umgangen werden, indem man die Messzelle in eine 40 O+P Fluidtechnik 10/2017

MESSTECHNIK ölgefüllte, druckempfindliche Kammer einbaut. Die Relativtransmitter unterscheiden sich dabei von den Absolutdrucktransmittern durch den Rückseitenzugang der relativen Messzelle. Die Kammer aus Edelstahl (z. B. 316L) wird mit einer dünnen Trennmembrane ebenfalls aus Edelstahl druckdicht abgeschlossen. Diese wird in Abhängigkeit vom anliegenden Druck deformiert. Da der Zwischenraum zwischen Messelement und Trennmembran mit Öl als Druckmittler gefüllt ist, wird der induzierte Druck auf die Siliziummesszelle weitergegeben und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das Öl in der Ölvorlage ist so gewählt, dass es sich gegenüber der Siliziummesszelle innert verhält; es kommt zu keinerlei chemischen Reaktionen. Da der größte Teil der Medien, von Wasser, Ölen, Lösungsmitteln, Alkohole, Kraftstoffen, Laugen bis hin zu mittelaggressiven Flüssigkeiten die Stahlkammer mit der Trennmembran nicht schädigen, können die Sensoren mit Ölvorlage in allen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen Medien gemessen werden soll, die mit Edelstahl verträglich sind. Die meisten medienkompatiblen Drucktransmitter z. B. zur Relativmessung sind gemäß Bild 02 aufgebaut (Messdruck = P1, Umgebungsdruck = P2). Die Messzellenoberseite ist durch die Ölvorlage gegen die zu messenden Medien geschützt, die Messzellenrückseite jedoch nicht. Da die Rückseitenmaterialien jedoch gegen Luft und oft auch gegen Feuchte unempfindlich sind, kann mit solchen Sensoren eine Relativdruckmessung z. B. auch gegen die gesättigte Umgebungsluft durchgeführt werden. Wegen der Messzellenkonstruktion und der nachgeschalteten Elektronik gilt: P1 ≥ P2 . Absolutdruckmessungen sind für die Sensoren mit Ölfüllung ganz und gar unkritisch, da die Rückseite der Messzelle unter Vakuum abgeschlossen und keinem Medium ausgesetzt ist. Mit Absolutdrucksensoren wird immer gegen Vakuum gemessen. Obwohl die Relativdrucktransmitter bei Rückseitendruckbeaufschlagung gegen sehr viele Substanzen durch den Messzellenaufbau geschützt sind, müssen Einschränkungen gemacht werden. POINTIERT BASIS DER DRUCKTRANSMITTER BILDET EINE SILIZIUMMESSZELLE MIT GELÜBERZUG KEIN UNIVERSELLER SCHUTZ GEGEN MEDIEN UND HYGROSKOPISCHES VERHALTEN GEFORDERTE MEDIENKOMPATIBILITÄT PER ZELLENEINBAU IN ÖLGEFÜLLTE KAMMER 01 Silizium-Druckmesszelle auf Keramik-Träger mit Bonddrähten verbunden 01 E I N L A D U N G Mittwoch, 25. Okt. 2017 8:00 bis 16:00 Uhr Sparkassen-Arena Niedermayerstr. 100 84036 Landshut Messtechnik Steuerungstechnik Regeltechnik Prozessleitsysteme Automatisierung Führende Fachfirmen der Branche präsentieren ihre Geräte und Systeme und zeigen neue Trends im Bereich der Automatisierung auf. Die Messe wendet sich an Fachleute und Entscheidungsträger die in ihren Unternehmen für die Automatisierung verantwortlich sind. Der Eintritt zur Messe, die Teilnahme an den Fachvorträgen und der Imbiss ist für die Besucher kostenlos. MEORGA GmbH Sportplatzstraße 27 66809 Nalbach www.meorga.de MEORGA.indd 1 08.09.2017 16:15:32 O+P Fluidtechnik 10/2017 41

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