Industrielle Messtechnik: Druck, Licht und Steuerung

Klassifizierung von Druckmessgeräten

Druckmessgeräte können in mehrere Gruppen eingeteilt werden. Sie umfassen die mechanische Messung von Druck, der direkt gegenüber einer bekannten Flüssigkeitsdichte und -höhe ausgeübt wird, oder indirekt über die statische Verformung einzelner Bestandteile des Wandlers.

• Ein U-Rohr-Manometer wird verwendet, um atmosphärennahen Druck zu messen. Es besteht aus einem U-förmigen Rohr mit Quecksilber, wobei eine Seite offen ist, während auf die andere der zu messende Druck aufgebracht wird.
• Die Rohrfeder ist ein Rohr mit elliptischem Querschnitt, das an einem Ende geschlossen und wie ein nahezu perfekter Ring gebogen ist. Bei der Anwendung von Flüssigkeitsdruck neigt das Rohr dazu, sich aufzurichten.
• Spiral- und Schneckenelemente werden durch das Rollen einer Rohrfeder gebildet, was zu einer erheblichen Verschiebung des freien Endes und einer größeren Bewegung des Zeigers führt.
• Eine Membran besteht aus einer oder mehreren kreisförmigen Kapseln, die an ihren Rändern miteinander verschweißt sind. Durch die Anwendung von Druck wird die Dose verformt; die Summe aller Verzerrungen ergibt das Gesamtergebnis.
• Der Faltenbalg besteht aus einem Stück, ist jedoch in Richtung seiner Achse flexibel.

Elektromechanische Wandler-Elemente

Diese verwenden ein elektromechanisches Wandler-Element, das mit einem elastischen mechanisch-elektrischen Wandler verbunden ist. Sie können wie folgt unterteilt werden:

• Ohmsche Wandler: Hier bewegt der Druck einen Cursor auf einem Widerstand, ähnlich einem Potentiometer.
• Kapazitive Wandler: Diese messen den Druck durch eine Membran aus Metall.
• Dehnungsmessstreifen: Diese basieren auf der Änderung von Länge und Durchmesser einer Drahtleitung oder eines Halbleiters unter Druck. Sie können zementiert oder zementfrei sein.
• Piezoelektrische Wandler: Hier treten elektrische Ladungen auf bestimmten kristallinen Bereichen auf.

Vakuum-Wandler und thermische Sensoren

Sehr empfindliche Vakuum-Wandler messen ein hohes Vakuum. Sie verwenden das McLeod-Messgerät, auch McLeod-Vakuummeter genannt. Transducer, die auf thermischer Energie basieren, emittieren durch einen glühenden Draht einen elektrischen Strom, der umgekehrt proportional zum Gasdruck der Umgebung ist. Zudem gibt es Ionisations-Transducer.

Messung der Beleuchtung

Zur Messung der Beleuchtung werden Fotowiderstände (LDR) und fotowiderstandsfähige Zellen eingesetzt, deren elektrischer Widerstand vom einfallenden Lichtfluss pro Flächeneinheit abhängt.

• Photodioden: Der Betrieb einer Photodiode basiert auf einer in Sperrrichtung betriebenen Diode, wenn diese Licht ausgesetzt wird.
• Phototransistoren: Die Bedienung ist ähnlich wie bei einem normalen Transistor; sie arbeiten in der Regel als Schalter.
• Optische Sensoren: Diese basieren auf Elementen, die als Barriere, Spiegel oder Näherungssensor klassifiziert werden können.

Komparatoren und Stellantriebe

Im Vergleich wird das Soll-Komparator-Signal mit dem vom Sensor gemessenen Ausgangssignal verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Dies erscheint nur in Kontrollsystemen im geschlossenen Regelkreis mit einem Feedback-Block. Sie können pneumatisch, mechanisch, elektrisch oder elektronisch sein.

Stellantriebe (Stellglieder) fungieren oft als Bedienelemente, wie zum Beispiel ein Ventil. Wir nutzen Schalter und Relais, die in der Lage sind, nach einem elektrischen oder pneumatischen Signal der Regulierungsbehörde zu schalten.

Flow-Control in industriellen Prozessen

Die Flow-Control ist ein wesentliches Element in der automatischen Steuerung industrieller Prozesse. Sie variiert die Ablaufsteuerung, beispielsweise von Öl. Ein Ventil verhält sich wie ein stufenloser Mündungsbereich und besteht aus:

1. Dem Körper, wenn die Blende offen oder geschlossen ist.
2. Dem Servo, der dafür verantwortlich ist, dass der Verschluss nach oben oder unten schießt.
3. Einem Deckel.

Während des Betriebs unterliegen die Ventile Korrosionsprozessen. Da kein Material gegen alle Arten von Korrosion resistent ist, wird oft mit Materialkombinationen wie Kobe City gearbeitet.