Czujnik ciśnienia, przetwornik czy presostat – jak wybrać

Ciśnienie względne, absolutne czy różnicowe?

Każde ciśnienie mierzy się względem jakiegoś odniesienia. Ciśnienie względne (nadciśnienie) mierzy się względem powietrza otoczenia – to wartość widoczna na manometrze układu hydraulicznego lub instalacji sprężonego powietrza. Ciśnienie absolutne mierzy się względem próżni. Stosuje się je wtedy, gdy zmiany ciśnienia atmosferycznego nie mogą wpływać na wynik, np. w procesach próżniowych, pomiarach barometrycznych i mieszaniu gazów. Ciśnienie różnicowe to różnica między dwoma przyłączami, np. na filtrze, wentylatorze lub kryzie pomiarowej do pomiaru przepływu.

Czujnik, przetwornik czy presostat – czym się różnią?

• Czujnik ciśnienia z wyjściem mV – sam element pomiarowy z prostym sygnałem, często kilka miliwoltów na wolt zasilania (mV/V). Sygnał wymaga wzmocnienia.
• Przetwornik ciśnienia – czujnik z wbudowaną elektroniką i standardowym wyjściem. Właśnie to większość osób ma dziś na myśli, mówiąc „czujnik ciśnienia”.
• Presostat – przełącza styk, gdy ciśnienie przekroczy nastawiony próg. Presostaty mechaniczne nie wymagają zasilania, elektroniczne często mają dodatkowo wyjście analogowe.

Presostat wystarczy, gdy trzeba tylko wiedzieć, czy ciśnienie jest za wysokie albo za niskie – niskie ciśnienie oleju, zatkany filtr, spadek ciśnienia sprężonego powietrza. Przetwornik jest potrzebny, gdy system sterowania ma regulować, rejestrować lub alarmować na kilku poziomach. Do funkcji bezpieczeństwa dostępne są presostaty ocenione według IEC 61508 (SIL) i ISO 13849 (PL).

Zakres, przeciążenie i udary ciśnienia

Zakres musi obejmować normalne ciśnienie robocze z zapasem. Zbyt duży zakres oznacza większy błąd w barach, ponieważ błąd podaje się w procentach pełnej skali (FS). ±0,5% FS to ±3 bar dla czujnika 600 bar, nawet gdy mierzone ciśnienie wynosi 20 bar.

Karta katalogowa podaje też ciśnienie przeciążeniowe, które czujnik wytrzymuje bez trwałej zmiany parametrów, oraz ciśnienie rozrywające, przy którym ulega zniszczeniu. W przedziale między nimi może wystąpić trwałe przesunięcie zera.

Udary ciśnienia to częsta przyczyna uszkodzeń czujników w hydraulice i instalacjach wodnych. Gdy zawór zamyka się szybko, ciśnienie może przez kilka milisekund osiągnąć kilkukrotność wartości roboczej – zbyt krótko, by zauważyć to na manometrze. Dławik (tłumik pulsacji) w przyłączu czujnika tłumi szczyt. Kawitacja, czyli implozja pęcherzyków pary, powoduje zarówno udary, jak i erozję. Czujnika nie należy montować bezpośrednio za pompą, zaworem ani zwężką.

Co obejmuje dokładność?

Dwa czujniki z wartością 0,25% w karcie katalogowej mogą w praktyce bardzo się różnić. Warto sprawdzić, co ta liczba obejmuje:

• Liniowość – odchylenie od linii prostej. Podana jako BFSL (prosta najlepszego dopasowania) jest niższa niż liczona od zera do pełnej skali.
• Histereza – różnica sygnału przy tym samym ciśnieniu przy jego wzroście i spadku.
• Powtarzalność – zgodność kolejnych odczytów.
• Błąd temperaturowy – przesunięcie zera i czułości wraz z temperaturą. Często największa składowa na zewnątrz i w maszynach mobilnych.
• Stabilność długoterminowa – dryft czujnika w ciągu roku.

Najbardziej przydatna jest wartość całkowitego pasma błędu (Total Error Band) w pełnym kompensowanym zakresie temperatur. Łączy ona wszystkie powyższe składowe i pokazuje, o ile odczyt może się rzeczywiście różnić od wartości prawdziwej.

Media, materiały i montaż

Wszystkie części mające kontakt z medium muszą być na nie odporne. Stal nierdzewna 316L sprawdza się z większością olejów, wodą i gazami. Cele ceramiczne są odporne na wiele agresywnych mediów, a do procesów wysokiej czystości i mocnych kwasów są presostaty z częściami zwilżanymi z PFA i PTFE. Trzeba sprawdzić także uszczelnienie: FKM, EPDM i NBR pasują do różnych płynów, a czujniki w pełni spawane nie mają go wcale.

1. Złe miejsce na rurze. Przy cieczach czujnik montuje się z boku rury, aby przy membranie nie zbierało się powietrze i nie osadzał się szlam. Przy gazach – od góry, aby kondensat mógł spływać.
2. Zatkane odpowietrzenie. Czujnik ciśnienia względnego potrzebuje dostępu do powietrza otoczenia przez kabel lub otwór kompensacyjny. Gdy zablokuje go farba lub woda, odczyt zaczyna zależeć od ciśnienia atmosferycznego i temperatury.
3. Gorąca para bezpośrednio na czujnik. Syfon lub rurka chłodząca chroni czujnik przed parą i mediami gorętszymi, niż dopuszcza karta katalogowa.
4. Zbyt mocno dokręcone przyłącze. Przeciągnięty gwint może odkształcić obudowę i przesunąć zero, zwłaszcza w czujnikach niskich ciśnień. Należy przestrzegać podanego momentu dokręcania.

Gdzie stosuje się czujniki ciśnienia i presostaty?

• Maszyny mobilne – ciśnienie hydrauliczne w żurawiach, maszynach leśnych i ładowarkach kołowych do obliczania obciążenia, ochrony przed przeciążeniem i sterowania.
• Zakłady produkcyjne – sprężone powietrze, smarowanie, woda chłodząca i prasy hydrauliczne. Presostat zatrzymuje maszynę przy zbyt niskim ciśnieniu oleju.
• Energetyka i wodociągi – ciepłownictwo, pompy ciepła, przepompownie i hydraulika elektrowni wodnych.
• Tworzywa sztuczne i przemysł spożywczy – ciśnienie stopu w wytłaczarkach i wtryskarkach oraz czujniki higieniczne odporne na mycie.
• Lotnictwo i obronność – spawane, hermetyczne czujniki i presostaty do sterowania lotem, hamulców i podwozia.

Czujniki ciśnienia i presostaty w ofercie SCN

Oferujemy przetworniki ciśnienia do hydrauliki mobilnej firmy Huba Control oraz czujniki i presostaty do gazów wysokiej czystości, lotnictwa i przemysłu procesowego firm Precision Sensors, Sensata i Nominal Controls. Wystarczy podać medium, ciśnienie, rodzaj sygnału i warunki pracy, a pomożemy w doborze.

Przykłady z naszej oferty

Najczęściej zadawane pytania

Czym różni się czujnik ciśnienia od przetwornika ciśnienia?

Przetwornik ma wbudowaną elektronikę, która wystawia standardowy sygnał, np. 4–20 mA. Czujnik w ścisłym znaczeniu daje słaby sygnał miliwoltowy, który trzeba wzmocnić. W praktyce oba pojęcia często używa się zamiennie.

Wybrać 4–20 mA czy 0–10 V?

4–20 mA lepiej znosi zakłócenia i długie kable, a przerwa w przewodzie jest widoczna od razu, bo prąd spada poniżej 4 mA. 0–10 V dobrze sprawdza się na krótkich odcinkach wewnątrz maszyny lub szafy.

Jak dobrać zakres ciśnienia?

Normalne ciśnienie robocze powinno wynosić około 50–75% zakresu, a udary muszą pozostać poniżej ciśnienia przeciążeniowego. Zbyt duży zakres daje większy błąd w barach.

Dlaczego czujnik ciśnienia dryfuje?

Typowe przyczyny to udary powyżej ciśnienia przeciążeniowego, temperatury poza zakresem kompensacji, zatkane odpowietrzenie lub zbyt mocno dokręcone przyłącze.