Hochleistungsdrucksensoren für OEM-Anwendungen

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1 Druck Hochleistungsdrucksensoren für OEM-Anwendungen Präzise Druckmessung Kapazitive Druckmessumformer Dünnfilm-Sensorelement Serieneinsatz Flexible Messbereiche Hohe Genauigkeit Ein Unternehmen der PCB Piezotronics, Inc.

2 Die PCB Synotech GmbH ist die deutsche Vertriebstochter des US-amerikanischen Sensorherstellers PCB Piezotronics, Inc. und seit 25 Jahren am Markt tätig. Neben der breiten Produktpalette von PCB vertreibt PCB Synotech hochwertige Messtechnik und Sensorik der Hersteller IMI Sensors, The Modal Shop, Larson Davis, Setra Systems, Onset und Kemo. Seit Juli 2016 gehört die PCB Piezotronics, Inc. zur MTS Systems Corporation (Eden Prairie, USA). Durch diese Verbindung entsteht ein noch stärkeres Team für Hochleistungsprüftechnik und Sensorik. 2

3 Hochleistungsdrucksensoren für OEM-Anwendungen Themenübersicht Einleitung Modell 3100/3200 Modell 209/209H Applikationen aus der Industrie Übersicht technische Daten Setra Sytems Einleitung Unterschiedliche Sensortechnologien ermöglichen die präzise Messung statischer oder langsam veränderlicher Druckverläufe sowie die Erfassung äußerst kurzzeitiger und hochdynamischer Druckveränderungen. Für die Messung nur langsam veränderlicher oder statischer Drücke in Gasen und Flüssigkeiten eignen sich die Druckmessumformer von Setra Systems. Neben den Sensoren mit kapazitiven Messprinzip stehen Modelle mit DMS- und MEMS-Sensorelementen zur Verfügung. Die Messumformer von Setra zeichnen sich durch hervorragende Langzeitstabilität und Genauigkeit sowie hohe Überlastfestigkeit, auch in den kleinsten Messbereichen, aus. Die Drucksensoren sind ohne zusätzliche Komponenten wie Spannungsstabilisierung oder Verstärker direkt einsetzbar. Das standardisierte Spannungs- oder Stromsignal kann von allen Auswerte- und Aufzeichnungsgeräten verarbeitet werden. Die von Setra zur Verfügung stehenden Messprinzipien und ihre Vorteile: Kapazitive Sensoren Sehr weiter Temperaturbereich Hohe Langzeitstabilität Geringe Empfindlichkeit gegen Stöße und Vibrationen Hohes Signal-Rausch-Verhältnis Störfestigkeit gegenüber RFI/EMI DMS-Sensoren Hervorragende Stoß- und Vibrationsfestigkeit Geeignet für Hochdruckanwendungen Hohe Korrosionsbeständigkeit Kostengünstig MEMS-Sensoren Kostengünstiges Sensorelement Konfigurierbar: einfach integrierbar in verschiedenen Varianten 3

4 Hochleistungsdrucksensoren für OEM-Anwendungen Modell 3100/3200 Die Dehnungsmessstreifen-Technologie (DMS) bietet ein lineares und reproduzierbares Ausgangssignal über einen weiten Temperaturbereich. Setra nutzt dieses Prinzip um ein stabiles und genaues Sensorelement in hohen Stückzahlen und mit niedrigen Kosten bereitzustellen, welches in den 3100/3200-Sputter-Dünnfilm- Drucksensoren zum Einsatz kommt. Anwendungen Energieerzeugung Hydraulik Pumpsysteme Bewässerungssysteme Baumaschinen und Baufahrzeuge Robuste Ausführung Das kompakte, vollverschweißte Edelstahlgehäuse der Serie 3100/3200 schützt den Sensor bestmöglich in anspruchsvollen Industrieumgebungen. Ein robustes Innenleben stellt sicher, dass der Wandler auch hohe Vibrationen ohne Schaden übersteht. Ein Höchstmaß an EMV-Schutz ermöglicht es den Drucksensoren, auch die strengsten industriellen Standards einzuhalten. Das Modell 3200 bietet zusätzlich eine dickere Membran und eine integrierte Drossel um Druckspitzen und Kavitationseffekte zu eliminieren und den Einsatz in besonders rauen Umgebungen zu ermöglichen. Konstruktionsbedingt kommen die Modelle 3100/3200 ohne Ölfüllung aus. Schnitt Drucksensor Modell 3100/3200 4

5 Starke Leistung Der 3100/3200 wurde für Kunden entwickelt, die Spitzenleistung, Zuverlässigkeit und Stabilität zu einem erschwinglichen Preis fordern. Die Druckmessumformer sind bei extremen Temperaturbereichen dauerhaft belastbar. Die Sensoren bieten eine Druckfestigkeit bis zum 3-fachen Überdruck, so dass der Sensor bei unerwarteten Druckspitzen zuverlässig weiter arbeitet. Unübertroffene Qualität Die Qualität von Drucksensoren insbesondere in OEM- Anwendungen ist von entscheidender Bedeutung, weshalb Setra die Qualität ihrer Produkte ständig verbessert. Strenge Alterungs-, Vibrations- und Temperaturtests stellen sicher, dass diese kompakten Sensoren auch unter industriellen Bedingungen dauerhaft zuverlässig arbeiten. Modulares, kompaktes Design Die Serie 3100/3200 bietet eine Vielzahl von verschiedenen Ausgängen, Druckanschlüssen und elektrischen Steckverbindern, um selbst den anspruchsvollsten Anforderungen gerecht zu werden. Darüber hinaus sind die Modelle mit Spannungsausgang optional mit einem dualen Druck- und Temperaturausgang lieferbar. Für aggressive Medien Das Modell 3550 verwendet hochwertigen 316L Edelstahl für alle medienberührenden Teile und eignet sich somit für den Einsatz in aggressiven Medien, wie beispielsweise Wasserstoff. Der 3550 ist in Druckbereichen von 1 bis 6 bar mit einer Genauigkeit von +/- 0,25 % erhältlich. Die Technologie basiert, anders als bei den Modellen 3100/3200, auf dem MEMS-Prinzip auf Siliziumbasis. Zudem ist der 3550 auch als Absolutdrucksensor erhältlich. Eigensichere Modelle Setra bietet die Baureihe 3100/3200 als CSA und ATEX eigensicher (IS) an. IS-Produkte werden in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt die Stoffe enthalten wie Rohöl und seine Derivate, natürliche und künstliche Prozessgase, flüchtige Stoffe wie Alkohole und Stäube. Top-Features Modell 3100/3200 und 3550 Messbereiche von bar für Über-, Relativ- und Absolutdruck Genauigkeit von ±0,25 % Hohe Druckfestigkeit (bis 3-fachen Prüfdruck und bis zu 40-fachem Berstdruck) Vibrationsunempfindlich Robustes, lasergeschweißtes Gehäuse, IP67 Modulares Design, kleine Baugröße CE und ULS geprüft RoHS konform 5

6 Hochleistungsdrucksensoren für OEM-Anwendungen Modell 209/209H Das kapazitiv arbeitende Setra Modell 209 ist für Industrie- und OEM-Kunden konzipiert, die hohe Leistung, Zuverlässigkeit und Flexibilität fordern. Der Sensor bietet eine hohe Genauigkeit von ±0,25 % bei einem Messbereich von 0,07 bis 700 bar. Auch der Vakuumbereich wird optional abgedeckt und der Sensor kann dadurch in entsprechenden Applikationen verwendet werden. Niedrigdrucksensor Der kapazitive Aufbau des Modells 209 bietet hohe Zuverlässigkeit in typischen industriellen Umgebungen. Das Sensordesign ermöglicht selbst bei kleinsten Druckbereichen eine hohe Genauigkeit und ein rauscharmes Ausgangssignal über alle zur Verfügung stehenden Messebreiche. Robustes Design Alle medienberührenden Teile des 209 bestehen aus rostfreiem 17-4 Edelstahl und sind für anspruchsvolle Anwendungen konzipiert und gebaut. Dank des optionalen, patentierten Sensorelementanschlags, übersteht der Messumformer Drücke bis zum 16-fachen seines Nennmessbereiches. Anwendungen Hydraulik Kompressorsteuerung Anlagen für Heizung, Lüftung, Klimatisierung und Kühltechnik Industrieelle Motoren Prozesskühlanlagen Industrielle OEM-Ausrüstung 6

7 Vielseitig und anpassungsfähig Das Modell Setra 209 bietet einen modularen Aufbau mit vielfältigen Druck- und Elektroanschlüssen, die viele Installationskonfigurationen abdecken und so zusätzlichen Anpassungsaufwand für den Sensor minimieren. Er ist ideal für OEM-Anwendungen und kann flexibel an die Applikationsgegebenheiten angepasst werden. Modell 209H Bei Messungen von Drücken in Flüssigkeiten und Gasen kann das Sensormaterial für medienberührende Teile kritisch sein Edelstahl wird häufig in verschiedenen nicht-korrosiven oder schwach korrosiven Anwendungen eingesetzt. Daher wird beim Setra 209H für die medienberührenden Teile 316L Edelstahl eingesetzt. Anwendungen mit stark korrosiven Medien, wie zum Beispiel Wasserstoff, werden dadurch möglich. Top-Features Modell 209/209H Messbereiche von 0, bar für Über- und Relativdruck sowie Vakuum Genauigkeit von ±0,25 % Hohe Druckfestigkeit (bis 16-fachen Prüfdruck und bis zu 100-fachem Berstdruck) Verschweißtes Gehäuse Modulares Design hinsichtlich Druckports und elektrischer Anschlüsse CE und RoHS konform Korrosionsbeständig und keine Wasserstoffversprödung (Modell 209H) Kundenorientierung Innovative Lösungen und Kundenorientierung stehen im Fokus von Setra um individuellen Bedürfnissen bestmöglich gerecht zu werden. Ein optimiertes Herstellungsverfahren ermöglicht es hochwertige Drucksensoren zu liefern und gleichzeitig eine schnelle Auslieferung zu gewährleisten. 7

8 Hochleistungsdrucksensoren für OEM-Anwendungen Applikationen aus der Industrie Kühltheken Modell 3100 Der Kunde ist ein weltweit führender Hersteller von Kühlanlagen in der Lebensmittelindustrie. Drucksensoren befinden sich typischerweise an zwei Positionen im Kühlkreislauf: auf der Ausgangsseite des Verdampfers und der Austrittsseite des Kompressors. Kompressoren Modell 3100 Die meisten industriellen Kühlsysteme verwenden den Dampfkompressionszyklus als Kälteprozess. Das entscheidende Bauelement ist der mechanische Kompressor mit zwei Hauptfunktionen. Er pumpt und verdichtet Kältemittel im Kühlkreislauf. Das Kältemittel wird bis zum gasförmigen Zustand verdichtet und kondensiert zurück in den flüssigen Zustand. Die häufigen Zyklen aus Verdampfen und Kondensieren, also das Abkühlen (geringer Druck) und Erwärmen (hoher Druck), in einem Kälteerzeuger sind eine der härtesten Anforderung für einen Druckwandler. Eine der kritischsten Komponenten in den meisten Systemen ist das Expansionsventil. Der Setra Drucksensor Modell 3100 ist für die rauen Bedingungen dieser Anwendung hervorragend geeignet. Mit diesem Modell ist Setra in der Lage dem Kunden einen robusten und zuverlässigen Drucksensor zur Verfügung stellen zu können, der den vielen Zyklen in Kältemaschinen standhält. Setra liefert mit dem Modell 3100 einen Drucksensor mit komplett verschweißtem Edelstahlgehäuse, frei von Epoxid- oder Elastomerdichtungen. Somit entsteht ein vollkommen hermetisch dicht abgeschlossenes Gehäuse, welches extrem widerstandsfähig gegen Vibrationen und frei von möglichen Leckagen ist. Ausfälle sind damit signifikant minimiert. 8

9 Autoklaven Modell 209 Der Auftraggeber ist ein führender Anbieter von hochwertigen Autoklaven. Ein Autoklave ist ein großes Stahlgefäß oder eine Kammer, bei der Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck zum Sterilisieren verschiedener Gegenstände eingesetzt wird. Autoklaven sind mitunter auch ein wichtiger Anlagenteil in industriellen Fertigungsprozessen, wie zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Gaskabinett Modell 209 Der Anwender ist einer der führenden Hersteller von Gasverteil- und Regelsystemen. Moderne vollautomatische Gaskabinette sind für anspruchsvolle Anwendungen konzipiert, bei denen der Gasdruckverlust und Füllstand in den Gasflaschen überwacht wird. Wenn das Verteilsystem einen niedrigen Füllstand feststellt, wird automatisch auf einen anderen Gasspeicher umgeschaltet. Je größer die Autoklaven, desto mehr Druckmessumformer werden benötigt um den Druck gleichmäßig zu überwachen. Einige Autoklave benötigen neben Drucksensoren zur Messung des Überdrucks weitere Druckaufnehmer für die Messung im Vakuumbereich. Setra stellt mit dem Drucksensor Modell 209 eine kosteneffektive Lösung zur Verfügung. Er kann den kombinierten Überdruck- und Vakuumbereich des Autoklaven messen. Der Auftraggeber baute bisher Gaskabinette ohne Automatisierung. Wenn die Gasflaschen leer liefen, wurde der Herstellungsprozess unterbrochen bis die neue Gasflasche einsatzbereit war. In einigen Anwendungen in denen Spezialgase eingesetzt werden, wie etwa in der Medizin und der Halbleiterindustrie kann das für den Prozess kritisch sein. Für die Automatisierung brauchte der Kunde daher einen genauen und kompakten Drucksensor, der die Messung von Füllstand und Druckverlust sicherstellt. Setra stellt das Sensormodell 209 zur Überwachung des Eingangsdrucks für das neue Gaskabinett zur Verfügung. Die hohe Genauigkeit und geringe Größe ist das entscheidende Kaufargument für diesen Kunden. 9

10 Hochleistungsdrucksensoren für OEM-Anwendungen Modellbezeichnung Messbereiche Druckarten H Über- / Relativdruck Über- / Relativdruck Über- / Relativ- / Absolutdruck Über- / Relativdruck / Vakuum Über- / Relativdruck kleinster Bereich [bar] / / 0 0,07 0 1,7 größter Bereich [bar] Überlastsicherheit 1,2) 1,4x 3x 2,5x 3x 2x 1,25x 16x 2x 4x Berstdruck 1,8x 40x 4000 bar / 10x 40x 3x 2x 125x 5x 120x Genauigkeit Genauigkeit [% v.e.] 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 Nullpunkt [% v.e.] 0,5 1 0,5 1 1 Spanne [% v.e.] 0, Langzeitstabilität [% v.e.] 0,2 0,2 0,2 0,5 0,5 Ansprechzeit [ms] Temperatureffekt kompensierter Bereich [ C] Nullpunktdrift [% v.e./ K] 0,015 0,02 0,03 0,05 Empfindlichkeitsdrift [% v.e./ K] 0,015 0,02 0,026 0,03 Umgebungsbedingungen Betriebstemperaturbereich [ C] Lagertemperaturbereich [ C] Zyklenfestigkeit in Mio. >100 >100 >100 >1 >1 Vibration [g] EMV [V/m] Elektrische Daten Spannungsausgänge 3) (Auswahl) Versorgungsspannung (3-Leitertechnik) [V] 0 5 / 0 10 / ratiometrisch 0 5 / 0 10 / ratiometrisch 0 5 / 0 10 / ratiometrisch 0,5 4,5 / 1 6 0,5 4,5 / 1 6 [VDC] Stromaufnahme [ma] Stromausgang [ma] Versorgungsspannung (2-Leitertechnik) [VDC] Lastwiderstand [Ohm] < < < < 800 < 800 Mechanische Daten Anzahl elektrischer Anschlüsse 3) Gehäuse Edelstahl, voll verschweißt Edelstahl, voll verschweißt Edelstahl, voll verschweißt Edelstahl / Valox, voll verschweißt Edelstahl / Valox, voll verschweißt Durchmesser x Höhe 4) [mm] 20 x x x x x 74 Gewicht 4) [Gramm] Schutzart IP67 IP67 IP67 Wetterfest Wetterfest Material Sensorelement 17-4 Edelstahl 17-4 Edelstahl Silizium / 316L 17-4 Edelstahl 316L Edelstahl Material Druckanschluss 304 Edelstahl 304 Edelstahl 316L 17-4 Edelstahl 316L Edelstahl Anzahl Druckanschlüsse 3) Medium Medientrenner (Ölfüllung) ü Medienverträglichkeit Gase, Öle, sonstige Fluide Gase, Öle, sonstige Fluide Gase, Öle, aggressive Chemikalien, sonstige Fluide Gase, Öle, sonstige Fluide Gase inkl. Wasserstoff, Öle, sonstige Fluide Optionen Temperaturausgang 5) ü ü ATEX / CSA 6) ü / ü ü / ü / ü 10 Erläuterungen: 1) Beschreibt den höchstzulässigen Druck, bei dem das Sensorelement unbeschadet und die technischen Daten unverändert bleiben 2) bereichsabhängig 3) Details siehe Datenblatt 4) abhängig von den Anschlüssen 5) Modellbezeichnungen mit zusätzlichem Temperaturausgang: 3X01 / 3X02 / 3X03 6) Modellbezeichnungen mit ATEX: 31IS / 32IS; mit CSA Class I: 31CS / 32 CS

11 Setra Systems Setra Systems ist ein US-amerikanisches Unternehmen mit Sitz in Boxborough bei Boston mit mehr als 200 Mitarbeitern und wurde 1967 gegründet. Das Unternehmen arbeitet konsequent an der Weiterentwicklung von Druckmessumformern mit kapazitivem Messprinzip stellte Setra seinen ersten Druckmessumformer für Reinstgasanwendungen vor und gehört weltweit zu den marktführenden Zulieferern der Halbleiterindustrie. Setra Systems ist Teil der Danaher Unternehmensgruppe. Danaher ist ein Fortune 200 gelisteter, an der New Yorker Börse notierter Mischkonzern. Als Forschungs- und Technologieführer in den Bereichen Medizin, Industrie, Umwelt und Handel, bieten die über 400 Danaher Unternehmen weltweit innovative Produkte und Dienstleistungen an. Der Konzern beschäftigt über Mitarbeiter. Seit 2001 ist Setra Systems Teil von Danaher und setzt die kundenorientierte Unternehmensphilosophie hinsichtlich Qualität, Kosteneffizienz und Innovation konsequent um. Damit ist sichergestellt, dass für die Entwicklung und Herstellung der OEM-Druckmessumformer alle nötigen Ressourcen vorhanden sind. Hohe Produktqualität Setra ist ein ISO zertifiziertes Unternehmen mit ausgereiften Prozessabläufen, die einer ständigen Optimierung unterliegen. Von der Ideenfindung und Design, über die Validierung und Prüfung, bis hin zur Serienproduktion werden alle Prozesse überwacht. Auf jeder Stufe des Produktionsprozesses werden Qualitätsprüfungen durchgeführt, um für den Kunden Produkte höchster Qualität zu gewährleisten. Setra hat zahlreiche innovative Fertigungstechniken und Werkzeuge entwickelt, um Produktionsfehler zu verhindern und zu beheben. Probleme bei Kunden werden regelmäßig untersucht und Korrekturmaßnahmen schnell und effizient umgesetzt. Hochwertige Messtechnik Drucksensoren werden je nach Anwendungsbereich in verschiedenen Techniken gefertigt. Durch technisches Knowhow und einer großen Palette von hochwertigen industriellen Produkten wird jede Kundenanforderung aus den verschiedensten Branchen und den unterschiedlichsten spezifischen Anforderungen erfüllt PCB Synotech ist mit seinem Vertriebsnetz und seiner Beratungskompetenz seit vielen Jahren Exklusiv-Partner für Produkte von Setra Systems in Deutschland. 11

12 Messbar gut Als spezialisiertes Vertriebsunternehmen für Sensor- und Messtechnik ist PCB Synotech seit 1992 ein Begriff. Umfassendes Fachwissen, persönliche Beratung, Kompetenz und direkter Kundenkontakt sind die Säulen des Erfolges von PCB Synotech. Das Unternehmen hat sich der absoluten Kundenzufriedenheit verschrieben. Dieser Anspruch wird von den Mitarbeitern täglich mit Leidenschaft und Konsequenz gelebt. Überzeugen Sie sich selbst! Die PCB Synotech-Mitarbeiter freuen sich darauf Sie zu beraten! Weitere Informationen und Neuigkeiten zu unseren Produkten finden Sie jederzeit unter ANSPRECHPARTNER IN IHRER NÄHE TECHNISCHE UNTERSTÜTZUNG BREITES PRODUKTSPEKTRUM EXPRESS-VERSAND KALIBRIERSERVICE REPARATURSERVICE Hochwertige Messtechnik und Beratung aus einer Hand Ein Unternehmen der PCB Piezotronics, Inc. PCB Synotech GmbH Porschestr n Hückelhoven Tel.: +49 (0) 24 33/ info@synotech.de n Stand 05/2017/V6