Czujniki ciśnienia w automatyce - kryteria doboru

Dzięki pomiarowi ciśnienia można m.in. uzyskać informacje o poziomie cieczy w zbiorniku, zabezpieczyć układ automatyki przed zanikiem ciś nienia lub też przekroczeniem jego dopuszczalnej wartości. Mówiąc o pomiarze ciśnienia, najczęściej mamy na myśli pomiar nadciśnienia lub podciśnienia w odniesieniu do otaczającego nas ciśnienia atmosferycznego. Bywa jednak tak, że istnieje potrzeba zmierzenia ciśnienia absolutnego (w stosunku do próżni) czy różnicy ciśnień. Obok rozwiązań klasycznych, takich jak manometry czy presostaty, na rynku dostępnych jest bardzo wiele czujników i przetworników korzystających z najnowszych zdobyczy techniki.

KRYTERIA DOBORU

Elektroniczne czujniki ciśnienia, bo o nich jest mowa w artykule, dobiera się według kilku kryteriów. Podstawowym jest zakres pomiarowy czujnika - to od niego zaczyna się dobór konkretnego czujnika do aplikacji. Przykładowo w instalacjach pneumatyki stosuje się czujniki o znacznie mniejszym zakresie pomiarowym niż w przypadku instalacji hydrauliki siłowej.

Równie istotnym elementem doboru czujnika jest temperatura oraz rodzaj medium, którego ciśnienie będzie mierzone. Oprócz powietrza, oleju czy wody często mierzone jest ciśnienie mediów agresywnych, zanieczyszczonych, lepkich, a także spożywczych. Tu szczególnego znaczenia nabierają: materiał, z którego wykonane jest uszczelnienie czujnika, materiał, z jakiego wykonana jest obudowa, jak również kształt i materiał celki pomiarowej. W aplikacjach przemysłowych standardem stają się celki wykonane ze stali nierdzewnej zapewniającej odporność czujnika na korozję.

Tabela. Porównanie niektórych parametrów najpopularniejszych czujników ciśnienia produkcji ifm electronic

W przemyśle spożywczym, gdzie poza mediami technologicznymi czujniki często mają kontakt z żywnością, ważne jest stosowanie płaskich, ceramicznych celek pomiarowych o wysokiej czystości (99,9% Al2O3) i znikomej chropowatości powierzchni w celu uniknięcia powstawania ognisk bakteryjnych. W aplikacjach aseptycznych nie bez znaczenia jest również stopień ochrony czujnika. Czujniki są bowiem myte pod wysokim ciśnieniem i muszą mieć zagwarantowany stopień ochrony IP69K. Pomiar ciśnienia często też realizowany jest w strefach zagrożonych wybuchem. W takich przypadkach stosowane są czujniki z odpowiednimi dopuszczeniami (ATEX), gwarantującymi iskrobezpieczeństwo czujnika.

INTERFEJSY KOMUNIKACYJNE

Wśród elektronicznych czujników ciśnienia na naszym rynku możemy spotkać proste czujniki ciśnienia o jednym lub dwu wyjściach przełączających (sygnalizatory ciśnienia), przetworniki ciśnienia z wyjściem prądowym (np. 4...20 mA, 20...4 mA) lub napięciowym (np. 0...10 V, 10...0 V), po bardziej zaawansowane stanowiące kombinację wyżej wymienionych lub zapewniające komunikację za pomocą specjalizowanych protokołów np. Profibus PA. W czujnikach programowalnych przetwarzanie sygnału może być wykonane już w urządzeniu, co pozwala znacznie odciążyć sterownik, do którego podłączony jest czujnik i uprościć program sterowania. Możliwe jest na przykład ustawienie szerokości histerezy lub okna, w jakim czujnik powinien działać czy przeskalowanie wyjścia analogowego.

Pożądaną cechą czujnika jest często możliwość lokalnego odczytu wartości ciśnienia. Z tego powodu w sprzedaży, oprócz zwykłych czujników, dostępne są również wersje z wyświetlaczem, wskazującym aktualną, średnią, minimalną bądź maks ymalną wartość ciśnienia w układzie, w którym dokonywany jest pomiar. Nowością na rynku są czujniki łączące funkcjonalność elektronicznego czujnika ciśnienia i manometru. Czujniki te do złudzenia przypominają manometr (okrągła tarcza pomiarowa i wskazówka napędzana silnikiem krokowym), jednakże mają również wyjście analogowe i przełączające, takie jak w czujniku elektronicznym.

ODPORNOŚĆ I RODZAJ PRZYŁĄCZA

Fot. 1. Czujnik ciśnienia ifm electronic serii PK w instalacji

W przypadku stosowania czujników do pomiaru ciśnienia w instalacjach maszyn mobilnych (dźwigi, pojazdy komunalne, itp.), jedną z ważniejszych cech jest odporność na zakłócenia elektromagnetyczne pochodzące z instalacji elektrycznej pojazdu oraz ograniczenie emisji takich zakłóceń przez sam czujnik. Często występują w tych przypadkach skoki napięcia związane ze zmiennym obciążeniem instalacji, stąd też wymagany jest szerszy zakres napięcia zasilania. Czujnik zainstalowany w takich właśnie maszynach musi prawidłowo działać w niesprzyjających warunkach: częste udary mechaniczne, drgania, zmienna temperatura otoczenia (również nagłe skoki temperatury) i styczność ze środkami chemicznymi.

Innym z kryteriów doboru czujnika jest rodzaj przyłącza procesowego. Tu projektanci instalacji, w których wykorzystywane są czujniki ciśnienia, mają duży wybór: od standardowych, typowo przemysłowych przyłączy z gwintem zewnętrzym lub wewnętrzym, po specjalne wykonania dla przemysłu spożywczego, takie jak Aseptofl ex czy Aseptofl ex Vario. W przypadku wymiany czujników w instalacji, rodzaj przyłącza procesowego nie stanowi praktycznie żadnej przeszkody ze względu na dostępność wielu adapterów montażowych.

Jak widać, mnogość oferowanych na rynku rozwiązań do pomiaru ciśnienia zapewnia dobór czujnika odpowiedniego do danej aplikacji. Podczas wyboru należy jasno określić kryteria i kierować się nimi podczas zakupu właściwego urządzenia.

mgr inż. Daniel Gonet
Product Manager

ifm electronic sp. z o.o.
ul. Kościuszki 175, 40-524 Katowice
tel. +48 32 608 74 54
faks +48 32 608 74 55
info.pl@ifm.com
www.ifm.com