Ausbaustufen – von der Drucksensorkapsel bis zum Stecker

Ein Drucksensor gehört zu den Druckmessgeräten, die physikalischen Druck in eine elektrische Ausgangsgrösse umwandeln, um diesen mess- und auswertbar zu machen. Je nach Hersteller oder Sprachregion werden Drucksensoren auch als Druckmesszellen, Druckgeber, Druckmessumformer oder Druckmesstransmitter bezeichnet. In diesem Blog erklären wir die Fachsprache bei KELLER Pressure und stellen die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten vor, die wir unserer Kundschaft bieten.

Druckaufnehmerkapsel – die Basis

Der Begriff Druckaufnehmerkapsel bezeichnet bei KELLER Pressure eine hermetisch dichte, metallische «Messdose», in der ein von Öl umgebener Drucksensorchip eingeschlossen ist. Im Gegensatz zu einem Drucktransmitter ist das Ausgangssignal eines Druckaufnehmers weder kompensiert noch normiert. Es zeigt die ursprüngliche Charakteristik der in den Drucksensorchip eindiffundierten Wheatstone-Messbrücke – unverstärkt und unkorrigiert. Daher ist es normal, dass innerhalb einer Produktions-Charge von Druckaufnehmern Unterschiede im Ausgangssignal auftreten.

Drucktransmitter – der Aktive

Eine der Kernkompetenzen von KELLER Pressure ist die präzise Vermessung der Charakteristik jedes einzelnen Druckaufnehmers über den gesamten Druck- und Temperaturbereich. Auf Basis der erhobenen Daten kann das Signal durch eine zusätzliche Elektronik kompensiert und in das vom Kunden gewünschte Ausgangssignal umgewandelt werden.

Ein klassisches Beispiel dafür ist das nach wie vor weit verbreitete analoge 4…20 mA Ausgangssignal. Während dieser Abgleich früher aufwendig per Hand mit verstellbaren Widerständen (sogenannten Potentiometern) durchgeführt wurde, übernimmt ihn heute in den meisten Fällen eine Software – schnell, zuverlässig und präzise.

Drucksensorkapsel versus Drucksensorkopf

Auf der Titelseite unserer Datenblätter wird die Formulierung «piezoresistiver Drucksensorchip, isoliert gekapselt» verwendet – doch was genau ist damit gemeint?

Wir bezeichnen den typischen Aufbau eines Druckaufnehmers als Druckaufnehmerkapsel. Der darin befindliche Drucksensorchip ist hermetisch eingeschlossen – also gekapselt – und durch die Membran, das Metallgehäuse sowie der Glasdurchführung vom zu messenden Medium isoliert.

Von einem Druckaufnehmerkopf sprechen wir, wenn die Kapsel mit einem Druckanschluss kombiniert ist – in der Regel sind beide Elemente fest miteinander verschweisst. Im Vergleich zur Kapsel lässt sich der Druckaufnehmerkopf durch das vorhandene Gewinde, den Sechskant und die Dichtfläche deutlich einfacher in eine Applikation integrieren. Bei der Verwendung einer Druckaufnehmerkapsel hingegen unterstützt die detaillierte Einbauvorschrift beim Konstruieren sowie beim Einbau der Kapsel.

Da beide Begriffe das Wort «Aufnehmer» enthalten, handelt sich in beiden Fällen um ein passives Druckmesselement ohne Signalkonditionierungselektronik.

CiO-Technologie – Die grosse Ausnahme

Bei der Chip-in-Oil-Technologie, wie sie bei der C- und D-Line zum Einsatz kommt, ist die gesamte Elektronik direkt neben dem Drucksensorchip im Inneren des mit Öl gefüllten Metallgehäuses untergebracht. Dadurch wird eine externe Elektronik überflüssig, was eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht. Die Produkte sind somit äusserst robust gegenüber Umwelteinflüssen wie z.B. Feuchtigkeit, Vibrationen oder Schocks.

Dank dieser von KELLER Pressure entwickelten Technologie kann ein Drucktransmitter äusserlich die Form eines Aufnehmers haben. Dies kann jedoch zu Verwirrung führen, da auf den ersten Blick nicht ersichtlich ist, ob es sich bei der vorliegenden Kapsel um einen Druckaufnehmer mit einem unverstärkten Signal oder einen Drucktransmitter der D-Line-handelt. Die C-Line lässt sich etwas leichter identifizieren: Sie ist die einzige Produktlinie von KELLER Pressure mit einer 3-poligen Glasdurchführung.

Der wesentliche Unterschied zwischen der C-Line und der D-Line liegt in der Elektronik. Während die C-Line ein ratiometrisches Ausgangssignal von 0,5…4,5 V liefert, wandelt die D-Line das Signal in ein digitales I2C-Signal um. Letzteres eignet sich hervorragend für die direkte Integration in mikrocontrollerbasierte Systeme.

Custom Solutions – Lösungen, die exakt passen

Die Anwendungen unserer Kunden sind äusserst vielfältig und verlangen häufig nach individuell zugeschnittenen Lösungen – eine der zentralen Stärken von KELLER Pressure.

Ein Beispiel von vielen:

Ein Kunde benötigt die Performance der 33X-Serie, hat jedoch in seiner Anwendung nicht genügend Platz für den Einbau eines kompletten Transmitters. Unsere Lösung: Verwendung eines Drucktransmitterkopf – eine Kombination aus einem Aufnehmerkopf und der dazugehörigen, freiliegenden Kompensationselektronik. In solchen Fällen liegt die Verantwortung für die Unterbringung und Schutz der Elektronik beim Kunden. Dieser zusätzliche Aufwand wird jedoch gerne in Kauf genommen, da die Vorteile dieser äusserst kompakten und passgenauen Lösung klar überwiegen.

Da sich dieses Konzept nur schwer in Worte fassen lässt, haben wir eine Übersicht unserer Varianten zusammengestellt:

Die jährliche Auswertung des Produktportfolios von KELLER Pressure zeigt eindrucksvoll, dass die Kategorie der Drucktransmitter, unabhängig der Ausbaustufen, mit grossem Abstand die höchsten Verkaufsstückzahlen aufweist.

Das Wichtigste auf einen Blick

Ein Druckaufnehmer von KELLER Pressure liefert immer ein unverstärktes, nicht normiertes Ausgangssignal. Ein Transmitter hingegen besteht zusätzlich zum Aufnehmer aus einer Signalkonditionierungselektronik, um die Charakteristik des Aufnehmers zu kompensieren und das Ausgangssignal zu normieren.

Die kompaktesten Transmitter in unserem Portfolio sind die C- und D-Line. Bei diesen befindet sich die gesamte Elektronik direkt im Öl, unmittelbar neben dem druckmessenden Siliziumchip. Sie eignen sich ideal für Anwendungen mit stark begrenztem Einbauraum.

KELLER Pressure bietet jedoch nicht nur Standardaufnehmer und -transmitter: Wir fertigen für unsere Kundschaft nahezu jede erdenkliche Kombination aus Kapsel oder Aufnehmerkopf und kundenspezifischer Elektronik – exakt abgestimmt auf die jeweilige Anwendung.