Hoe Werkt Een Drukomvormer?

Een drukomvormer zet druk om in een elektrisch uitgangssignaal. Het elektrische signaal kan digitaal of analoog zijn en wordt gebruikt door andere apparaten zoals regelaars, alarmen en andere gesloten lussystemen. Drukomvormers worden op grote schaal gebruikt in een reeks huishoudelijke en commerciële toepassingen zoals HVAC, pompen, voertuigen, vliegtuigen, enz. waar drukmeting vereist is. Zij worden ook druksensoren of druktransmitters genoemd.

Inhoudsopgave

• De werking van een drukomvormer
• Soorten drukomvormers
• Selectiecriteria
• Gemeenschappelijke toepassingen
• FAQ

De werking van een drukomvormer

Een drukomvormer bestaat uit een drukgevoelig element, zoals een membraan, met een constante oppervlakte. De vloeistofdruk zorgt ervoor dat het membraan buigt. De drukomvormer bestaat ook uit een transductie-element. Dit transductie-element zet de buiging die door het membraan wordt gedetecteerd om in een elektrisch uitgangssignaal. Dit signaal neemt evenredig met de drukverandering toe of af. Daarom is kalibratie van het apparaat essentieel om ervoor te zorgen dat de druk binnen het bereik van de specificaties ligt.

Drukomvormers hebben een voeding nodig om elektrische signalen te produceren. Het signaal is gewoonlijk 4-20 mA of 0-10 V DC. Sommige systemen kunnen ook een combinatie van wissel- en gelijkstroom gebruiken. Het 4-20 mA-signaal is een veelgebruikte standaard in de industrie. Het signaal maakt gebruik van een 2-draads configuratie, terwijl bij gelijkspanning een 3-draads configuratie gebruikt. Het signaal van 4-20 mA kan over grote afstanden worden gebruikt en is minder gevoelig voor storingen dan een DC-signaal.

Een drukomvormer mag niet worden verward met een drukschakelaar. Een drukschakelaar is een apparaat dat een elektrisch circuit bedient wanneer de vooraf ingestelde drukwaarde van een vloeistof is bereikt. Lees ons technisch artikel over drukschakelaars voor meer informatie.

Soorten drukomvormers

Er zijn verschillende soorten drukomvormers op basis van hun meettechnologie. De belangrijkste soorten worden hieronder beschreven:

Drukomvormer met rekstrook

Drukomvormers met rekstrook zijn geschikt voor het meten van buitengewoon hoge en lage drukken, en ook voor het meten van de differentiële druk. De differentiële druk is het verschil in druk tussen twee punten. De omvormer bevat een sensorelement, een membraan. Elke vervorming van het membraan zal een wijziging van de weerstand van de rekstroken veroorzaken. In een brug van Wheatstone worden standaard vier stroken gebruikt om de gevoeligheid van de omvormer te maximaliseren. Deze wijziging in weerstand wordt omgezet in het bruikbare uitgangssignaal.

Capacitieve drukomvormer

Capacitieve drukomvormers meten druk door de veranderingen in elektrische capaciteit als gevolg van de beweging van het membraan te detecteren. De drukomvormer heeft twee condensatorplaten, een membraan en een elektrode die op een drukloos oppervlak is bevestigd. Deze platen liggen op een bepaalde afstand van elkaar. De drukwijziging vergroot of verkleint de ruimte tussen deze platen. Deze wijziging in elektrische capaciteit wordt omgezet in een bruikbaar signaal. Afhankelijk van de toepassing kan deze omvormer zowel absolute druk, het drukniveau als de differentiële druk meten.

Drukomvormer met potentiometer

Dit type omvormer bestaat uit een precisie-potentiometer. De potentiometer bestaat uit een wiper die verbonden is met een drukgevoelig element, zoals een membraan. De doorbuiging van dit element verandert de positie van de wiper. De weerstandswaarde verandert tussen de wiper en een uiteinde van de potentiometer. Deze waarde is de maat voor de uitgeoefende druk.

Drukomvormer met resonantiedraad

Drukomvormers met resonantiedraad beschikken over een trillende draad in een membraan. De elektronische oscillator houdt de draad in trilling. Als de druk in het membraan verandert, beïnvloedt dat de spanning van de draad en verandert de resonantiefrequentie. Deze frequentie kan worden waargenomen door digitale tellerschakelingen en omgezet in een elektrisch signaal.

Inductieve drukomvormer

Inductieve drukomvormers werken volgens het principe van elektromagnetische inductie. De omvormer heeft een membraan dat verbonden is met een ferromagnetische kern. De lichte doorbuiging van het membraan veroorzaakt een lineaire beweging in de ferromagnetische kern, die een stroom induceert. De beweging van de kern als gevolg van de drukverandering varieert de geïnduceerde stroom. Deze stroomverandering wordt omgezet in een bruikbaar signaal.

Piëzo-elektrische drukomvormer

De piëzo-elektrische drukomvormers gebruiken kwartskristal of keramisch materiaal om een elektrische lading te genereren wanneer er druk wordt uitgeoefend. Deze elektrische lading, gemeten als een spanning, is evenredig met de drukverandering. Deze omvormer is zeer gevoelig en reageert zeer snel.

Selectiecriteria

Houd bij het kiezen van een drukomvormer rekening met de volgende parameters:

1. Type media: Het type media moet compatibel zijn met het materiaal van de omvormer. Enkele veelgebruikte mediatypen zijn:
   1. Hydraulische olie
   2. Stookolie
   3. Benzine
   4. Lijm
   5. Perslucht
   6. Gasses
   7. Water
2. Behuizing en afdichtingsmateriaal: De behuizing en het afdichtingsmateriaal van de omvormer moeten chemisch compatibel zijn met de toepassingsmedia. Roestvrij staal is het meest gebruikte materiaal voor de behuizing. Het biedt een hoge materiaalsterkte en een grotere compatibiliteit met neutrale en corrosieve vloeistoffen. Gangbare afdichtingsmaterialen zijn Nitril-butadieenrubber (NBR), Viton (FKM) en elastomeren.
3. Temperatuur: Extreme temperaturen kunnen de werking van de omvormer beperken. Zorg er daarom voor dat de drukomvormer binnen het temperatuurbereik van de toepassing valt.
4. Druk De omvormer moet bestand zijn tegen het werkdrukbereik en de overdruk voor de toepassing. Voor toepassingen met extreme druk zijn speciaal ontworpen hogedruktransducers beschikbaar.
5. Type omvormer: Capaciteits- en resonantiedraaddrukomvormers zijn geschikt voor absolute en overdruk. Een rekstrook drukomvormer is geschikt als drukverschilomvormer.
6. Hysterese: Hysterese is het vermogen van de drukomvormer om dezelfde output te produceren wanneer achtereenvolgens dezelfde stijgende en dalende druk wordt toegepast. Voor een lage hysterese is een capacitieve drukomvormer gewenst.
7. Herhaalbaarheid: Herhaalbaarheid is het vermogen van de drukomvormer om bij dezelfde druk dezelfde output te produceren. Het varieert meestal van 0,5% tot 0,05%. De keuze van een omvormer hangt af van de nauwkeurigheid die de toepassing wenst.
8. Goedkeuringen: Voor drukomzetters kunnen goedkeuringen of certificeringen nodig zijn om in specifieke omgevingsomstandigheden te mogen werken.

Standaard toepassingen

Drukomvormers worden gebruikt in een groot aantal huishoudelijke en commerciële toepassingen die drukmeting vereisen. Daarom zijn er, afhankelijk van het medium, luchtdrukomvormers, vloeistofdrukomvormers en gasdrukomvormers. Enkele typische toepassingen van elektronische drukomvormers zijn:

• Controle van de rem- en brandstofdruk in voertuigen.
• Bewaking van vloeistofniveaus in een HVAC-systeem.
• Detectie van het vloeistofniveau voor putten en pompstations.
• Hoogtedetectie voor vliegtuigen en satellieten.
• Bewaking van vloeistof- en gasniveaus op verschillende medische apparaten.

FAQ

Wat is een drukomvormer en hoe werkt het?

Een druk-stroomomvormer zet druk om in een elektrisch signaal dat door een instrument kan worden afgelezen. Hij neemt de druk waar en genereert een signaal dat evenredig is met de druk die erop wordt uitgeoefend.

Hoe kan ik een drukomvormer testen?

Breng een bekende druk aan op een drukomvormer en meet het uitgangssignaal om deze te testen. Om de nauwkeurigheid te controleren, vergelijkt u het uitgangssignaal met de verwachte waarde en kalibreert u zo nodig.

Wat is het verschil tussen een druksensor en een drukomvormer?

Een drukomvormer zet druk om in een elektrisch signaal dat door een instrument of regelsysteem kan worden gelezen, in tegenstelling tot een druksensor, die de druk detecteert en een signaal produceert.

Wat is het verschil tussen een drukomvormer en een druktransmitter?

Deze twee termen worden vaak door elkaar gebruikt. Een drukomvormer zet echter druk om in een elektrisch signaal, en een druktransmitter kan dat signaal ook versterken, wijzigen en verzenden.

Wat meet een drukomvormer?

Een drukomvormer meet de kracht die er per oppervlakte-eenheid op wordt uitgeoefend en zet deze om in een elektrisch uitgangssignaal dat door een instrument of regelsysteem kan worden afgelezen.

Hoe gebruik je een drukomvormer?

Om een drukomvormer te gebruiken moet u het type vloeistof of gas bepalen, de juiste omvormer kiezen, deze installeren en kalibreren voor nauwkeurige metingen.

Hoe werkt een drukverschilomvormer?

Dit type omvormer meet het verschil in druk tussen twee punten en zet dit om in een elektrisch signaal dat wordt gebruikt bij debietmeting en vloeistofniveaudetectie.