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Kontrollierter Fluss mit dem Strömungs-Sensor

Der Strömungs-Sensor wird auch Durchfluss-Sensor oder Flowmeter genannt. Er ist ein Geber, der den Durchfluss von Gas und Flüssigkeiten in Rohren misst. Von der technischen Seite betrachtet teilt man die Sensoren in Volumendurchflussmesser und Massenflussmesser ein. Die Realisierung der Messung erfolgt auf Basis zahlreicher Prinzipien und Verfahren. Typische Anwendungsfälle für die Elektronik sind die technische oder kaufmännische Erfassung von Durchflussmengen.

Volumendurchflussmessung und Massenflussmessung

Die Messung des Volumendurchflusses erfasst den Ist-Wert der Durchflussmenge. Einflüsse durch Druck und Temperatur auf das zu messende Medium bleiben unberücksichtigt. Für chemische Prozesse ist eine solche Messung oftmals problembehaftet, da für eine optimale Reaktion weniger das Volumen als die Masse entscheidend ist. Eine Massenmessung ist dort oftmals angebracht. Ein Beispiel ist die Luftmassenmessung in der Motortechnik. Für die kaufmännische Abrechnung von Treibstoff oder anderen technischen Hilfsstoffen ist die Volumenmessung hingegen üblich.

Gängige Arten von Strömungs-Sensoren

Es gibt eine Vielzahl von Strömungsgebern. Diese ist dem breiten Anwendungsspektrum geschuldet. Sensoren wie diese setzen Sie in der Motorsteuerung, bei der kaufmännischen Abrechnung von Verkaufsmengen und der Verbrauchsmessung oder bei der Automatisierung von Chargenprozessen ein. Zu den gängigen Sensortypen gehören insbesondere:

• der magnetisch-induktive Durchflussmesser (MID)
• induktive Durchflussmesser (IDMs)
• Ultraschalldurchfluss-Sensor (USD) und Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmesser
• Coriolis-Massendurchflussmesser
• thermische Massendurchflussmessung
• Luftmassensensor

Einfluss des Sensors auf das zu messende System

Strömungs-Sensoren, die im zu messenden System verbaut werden, können Einfluss auf das System nehmen. Das gilt vor allem für den Druck im System. Dieser Energieverlust fällt je nach Messtechnik unterschiedlich hoch aus. Die Differenzdruckblendenmessung verursacht einen hohen Druckverlust, der mit der Strömungsgeschwindigkeit sogar noch ansteigt. Berührungslose Verfahren wie die Ultraschalldurchflussmessung verursachen fast keinen Druckverlust. Thermische Luftmassensensoren liegen mit einem geringen Druckverlust dazwischen.

Weitere wichtige Kennzahlen

Neben dem Druckverlust sind das Ausgangssignal, der Messbereich und die Messgenauigkeit wichtige Kennzahlen des Strömungs-Sensors. Industriesensoren dieses Typs verfügen in der Regel über ein standardisiertes Ausgangssignal. Es liegt meist im Bereich von 0 bis 20 Milliampere bei Spannungen von 0 bis 10 Volt. Gängig ist eine Kalibrierung auf Liter oder Kubikmeter pro Minute. Die Sensoren verfügen über eine untere und eine obere Messgrenze sowie über eine charakteristische Messspanne bzw. Dynamik. Diese Parameter grenzen die Einsatzbereiche und Möglichkeiten der unterschiedlichen Sensoren weiter ab.

Tipps zur Wahl

• Achten Sie auf die passende Anzeigenart des Ausgangssignals. Je nach Sensor gibt dies den Volumendurchfluss oder den Massendurchfluss an.
• Prüfen Sie die Kennzahlen des gewünschten Sensors. Druckverlust, Messgenauigkeit, Messbereich und elektrische Abbildung des Ausgangssignals sowie die Betriebsspannung des Sensors müssen zu Ihrer bestehenden oder geplanten Anlage passen.
• Wählen Sie eine passende Sensorart: Am Markt finden Sie Sensoren, die unterschiedliche Verfahren nutzen. Klären Sie vorab, welcher Typ für Ihre Anwendung unter Berücksichtigung des Budgets optimale Ergebnisse erzielt.