Absolut-, Relativ- oder Differenzdruck? Die richtige Messart auswählen

Absolut-, Relativ- und Differenzdruck unterscheiden sich durch ihre Referenz. Wer die Messart richtig wählt, schafft die Grundlage für eine passende Sensorlösung.

Druck ist nicht gleich Druck. Für die Auswahl eines geeigneten Sensors ist zunächst entscheidend, welcher Bezugspunkt für die Messung relevant ist. Absolut-, Relativ- und Differenzdrucksensoren erfassen dieselbe physikalische Größe, vergleichen den Messdruck jedoch mit unterschiedlichen Referenzen. Wer diese Messarten sauber trennt, kann die Sensorwahl gezielter auf die Anwendung abstimmen.

Die Referenz entscheidet

Bei der Absolutdruckmessung dient ein möglichst vollständiges Vakuum als feste Referenz. Der Messwert ist damit unabhängig davon, wie sich der atmosphärische Umgebungsdruck verändert. Das ist beispielsweise wichtig, wenn der tatsächliche Druck in einem geschlossenen System bestimmt werden soll. Auch barometrische Sensoren arbeiten nach diesem Prinzip: Sie erfassen den Umgebungsdruck gegenüber einer im Sensor eingeschlossenen Vakuumreferenz. Aus dem gemessenen Luftdruck lassen sich beispielsweise Höhenänderungen ableiten.

Relativdrucksensoren beziehen den Messdruck dagegen auf den aktuellen Umgebungsdruck. Ein Relativdruck von 0 bar bedeutet, dass der Messdruck dem atmosphärischen Umgebungsdruck entspricht. Von Interesse ist also die Abweichung gegenüber der Umgebung, die bei Unterdruckmessungen auch negativ sein kann, etwa bei Vakuumhebern. Diese Messart findet sich auch in pneumatischen Systemen oder bei hydrostatischen Füllstandsmessungen in offenen beziehungsweise atmosphärisch belüfteten Behältern.

Bei der Differenzdruckmessung werden zwei Druckwerte P1 und P2 direkt miteinander verglichen. Für den Messwert ist nicht ihre absolute Höhe entscheidend, sondern die Differenz zwischen beiden Messstellen. Der zulässige Systemdruck muss bei der Sensorauswahl dennoch berücksichtigt werden. Das Prinzip wird beispielsweise zur Filterüberwachung oder zur Ermittlung von Druckverlusten eingesetzt. Soll die Druckdifferenz sowohl positiv als auch negativ werden können, ist eine bidirektionale Ausführung erforderlich.

Welche Messart die richtige ist, ergibt sich aus der jeweiligen Anwendung: Soll ein Druck unabhängig von der Atmosphäre bestimmt werden, ist Absolutdruck gefragt. Geht es um die Abweichung vom Umgebungsdruck, bietet sich Relativdruck an. Müssen zwei Messstellen miteinander verglichen werden, ist Differenzdruck die passende Grundlage. Ist diese grundlegende Entscheidung getroffen, folgen weitere Auswahlkriterien wie Druckbereich, Genauigkeit, Medienverträglichkeit, Schnittstelle und mechanische Integration.

Drei Messarten, unterschiedliche Sensorlösungen

Das AMSYS-Portfolio zeigt, wie unterschiedlich geeignete Lösungen aufgebaut sein können. Für Absolutdruckmessungen eignet sich beispielsweise der MS5849 . Der digitale OEM-Sensor misst Absolutdruck digital mit 24-Bit-Ausgabe und ist durch einen chlorresistenten Gelüberzug mediengeschützt. Je nach Ausführung stehen Druckbereiche bis 30 bar zur Verfügung; die Kommunikation erfolgt über I²C oder SPI.

Für Relativdruck im niedrigen Bereich bietet die TPS-LP-Serie einen deutlich anderen Ansatz. Die Sensoren sitzen in einem kompakten SOIC-16-Gehäuse und können im SMT-Prozess direkt auf die Leiterplatte gebracht werden. Sie liefern kalibrierte analoge und digitale Messwerte und sind bei AMSYS mit vertikalen oder horizontalen Druckanschlüssen erhältlich.

Wenn dagegen eine robuste und einbaufertige Lösung für Differenzdruck benötigt wird, kommt beispielsweise eine Differenzdruckausführung des AMS 4711 infrage. Der Transmitter ist kalibriert und temperaturkompensiert, besitzt ein 0-5-V-Ausgangssignal und wird in einem IP67-Kunststoffgehäuse zur Schraubmontage angeboten. Damit repräsentiert er eine wesentlich höhere Integrationsstufe als die beiden OEM-Sensoren.

Die Wahl zwischen Absolut-, Relativ- und Differenzdruck ist deshalb mehr als eine Frage der Bezeichnung. Sie legt die Referenz der Messung fest und bildet den Ausgangspunkt für alle weiteren Entscheidungen zur Sensorlösung.

AMSYS Sensorwissen

In loser Folge beleuchtet AMSYS technische Grundlagen, Auswahlkriterien und praktische Anwendungen moderner Sensorik. Weiterführende Fachinformationen, Whitepaper und Anwendungsnotizen stehen auf der AMSYS-Website zur Verfügung. (amsys.de)

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AMSYS GmbH & Co. KG ist ein deutsches Unternehmen spezialisiert auf Sensorik, insbesondere Druckmesstechnik. Das Sortiment umfasst Drucksensoren für Messbereiche von 25 Pa bis 800 bar, Feuchtigkeits-, Temperatur- und Neigungssensoren sowie kabellose Lösungen. Neben Standardprodukten bietet AMSYS kundenspezifische Anpassungen an. Mehr unter www.amsys.de.

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