Måleverdigivere – finn produsenter og leverandører

Transdusere er tekniske innretninger som registrerer en fysisk, kjemisk eller elektrisk størrelse og omdanner den til et brukbart elektrisk signal.

Dette signalet kan deretter behandles av et kontrollsystem, en skjermenhet eller et datainnsamlingssystem. Sensorer er derfor kjernen i moderne måle- og automatiseringsteknologi, ettersom de utgjør bindeleddet mellom den virkelige og den digitale verdenen.

Nedenfor finner du en oversikt over det grunnleggende prinsippet og virkemåten, ulike typer og deres målte variabler, signaltyper og grensesnitt for transdusere, samt en oversikt over bruken av dem og kravene som stilles til moderne design:

Grunnleggende prinsipp og virkemåte for transdusere:

Funksjonaliteten til transdusere består av tre grunnleggende trinn:

1. Opptak av den målte variabelen:
   Dette gjøres av et sensorelement som fysisk interagerer med den målte variabelen - f.eks. gjennom deformasjon, temperaturendring, magnetfelt eller lysabsorpsjon.
2. Konvertering til et elektrisk signal:
   Den målte variabelen konverteres til en elektrisk variabel, f.eks. spenning, strøm eller frekvens.
3. Signalbehandling:
   Råsignalet forsterkes, filtreres, lineariseres eller digitaliseres for å gjøre det brukbart for nedstrøms systemer.

Hvilken type konverteringsprinsipp som brukes, mekanisk, optisk, piezoelektrisk, magnetisk, kjemisk osv. avhenger av den aktuelle målevariabelen.

Typer transdusere og deres målestørrelser:

Transdusere er svært spesialiserte og kan deles inn i henhold til den respektive målestørrelsen:

1. Mekaniske størrelser:
   a. Trykksensorer: Måler det statiske eller dynamiske trykket i væsker og gasser, ofte ved hjelp av piezoresistive eller kapasitive elementer.
   b. Kraftsensorer: Omdanner mekanisk kraft til et elektrisk signal, ofte ved hjelp av strekkmålere.
   c. Forskyvnings- og avstandssensorer: Benytter optiske, induktive, kapasitive eller ultrasoniske metoder for å bestemme posisjon.
   d. Dreiemomentsensorer: Måler torsjonen i en aksel, ofte ved hjelp av strekkmålere eller magnetiske metoder.
2. Termiske variabler:
   a. Temperatursensorer: Disse omfatter termoelementer, motstandstermometre, halvledertemperatursensorer eller infrarøde sensorer.
   b. Varmestrømssensorer: Bestemmer varmestrømmen gjennom et materiallag, ofte ved hjelp av termoelektriske prinsipper.
3. Elektriske og magnetiske størrelser:
   a. Strøm- og spenningsgivere: Måler elektriske størrelser i strømforsyninger, kretser eller systemer.
   b. Magnetfeltsensorer: Utnytt Hall-effekten eller magnetoresistive prinsipper for å måle feltstyrker.
4. Kjemiske og fysisk-kjemiske størrelser:
   a. Gassensorer: Detekterer konsentrasjoner av visse gasser (f.eks. oksygen, CO₂, ammoniakk) ved hjelp av elektrokjemiske, optiske eller halvledermetoder.
   b. pH-sensorer og konduktivitetssensorer: Brukes i prosess- og miljømålingsteknologi for å bestemme de kjemiske egenskapene til væsker.
   c. Fuktighetssensorer: Måler den relative eller absolutte luftfuktigheten i luft eller materialer.

Signaltyper og grensesnitt for transdusere:

De fleste moderne transdusere gir standardiserte utgangssignaler:

1. Analoge signaler: ofte 4-20 mA eller 0-10 V, egnet for enkle overføringsveier.
2. Digitale grensesnitt: For eksempel I²C, SPI, CAN, Modbus eller IO-Link for intelligente sensorer med tilleggsfunksjoner.
3. Feltbussystemer: For eksempel Profibus, EtherCAT eller Profinet innen industriell automasjon.

Avhengig av bruksområde kan sensoren allerede være internt kalibrert, temperaturkompensert og selvdiagnostiserende.

Bruk av transdusere:

Transdusere brukes på nesten alle tekniske områder. De viktigste bruksområdene er blant annet

1. Automatiseringsteknologi:
I industrielle produksjonsanlegg overvåker sensorer kontinuerlig trykk, temperatur, posisjon, hastighet, strømning og andre prosessvariabler.
Signalene brukes til regulering, kontroll og sikkerhet.

2. Energiteknologi:
Transdusere registrerer parametere som strøm, spenning, frekvens, effekt eller isolasjonsverdier i energidistribusjonssystemer, transformatorstasjoner og transformatorer.

3. Bilteknikk:
Transdusere er elementære for kontroll av kjøretøydynamikk, kollisjonsputer, motorstyring, eksosmåling eller batteristyringssystemer.

4. Medisinsk teknologi:
Her brukes biokompatible sensorer til å måle vitale parametere som blodtrykk, kroppstemperatur, glukosenivåer eller respiratoriske gasser.

5. Bygningsteknologi:
I varme-, klimaanlegg og ventilasjonssystemer måler sensorer temperatur, luftfuktighet, CO₂-innhold og lysintensitet for å kontrollere komfort og energieffektivitet.

6. Miljømålingsteknologi:
Spesialiserte transdusere brukes til å registrere værdata, luftkvalitet, vannanalyser eller utslipp.

Krav til moderne transdusere:

• Nøyaktighet og repeterbarhet: Spesielt viktig innen kvalitetssikring eller kontrollteknologi.
• Langsiktig stabilitet: Viktig for kontinuerlige målinger over mange år, for eksempel i energisystemer eller miljøstasjoner.
• Rask responstid: Spesielt for dynamiske prosesser (f.eks. eksplosjonsdeteksjon eller støtmålinger).
• Robusthet: Beskyttelse mot støv, vann, vibrasjoner, kjemiske påvirkninger og temperatur.
• Kalibrerbarhet: For sporbarhet av målte verdier til nasjonale standarder.

Transdusere er uunnværlige komponenter i nesten alle tekniske, industrielle og vitenskapelige applikasjoner. Deres viktigste oppgave er nøyaktig registrering av reelle variabler og konvertering av disse til et brukbart signal. De mange ulike tilgjengelige teknologiene gjør det mulig å tilpasse dem nøyaktig til en lang rekke måleoppgaver. Med fremveksten av intelligente sensorer (smarte sensorer) og integrering i digitale systemer blir transduseren i økende grad en nøkkelkomponent i en tid med Industri 4.0 og tingenes internett (IoT).

Her er en oversikt over de viktigste punktene du må ta hensyn til når du skal kjøpe transdusere.

Innkjøp av transdusere for registrering av mekaniske, termiske, elektriske eller kjemisk-fysiske variabler krever et helhetlig syn på tekniske, applikasjonsspesifikke og økonomiske kriterier. Det handler ikke bare om den rene målefunksjonen, men også om samspillet mellom presisjon, robusthet, integrering, kalibrering og systemkompatibilitet.

• Det første trinnet er å definere nøyaktig hvilken fysisk størrelse som skal måles, og under hvilke betingelser:
• Mekaniske variabler: Kraft, trykk, dreiemoment, vekt
• Termiske variabler: Temperatur, varmestrøm
• Elektriske størrelser: Spenning, strøm, motstand, kapasitet
• Kjemisk-fysiske variabler: pH-verdi, ledningsevne, konsentrasjon, luftfuktighet
• Hver av disse variablene krever ulik sensorteknologi - og dermed ulike krav til design, signalbehandling og materiale.
• Valget av riktig måleprinsipp er avgjørende for å registrere de ønskede måleverdiene:
• Tøyningsgivere (DMS): For mekaniske variabler som kraft og trykk
• Termoelementer eller RTD-er (Pt100): For temperaturmålinger
• Hall-effekt eller induktive metoder: For elektriske og magnetiske variabler
• Ion-selektive elektroder eller optokjemiske sensorer: For kjemisk-fysiske målestørrelser
• Valget av måleprinsipp avgjør følsomhet, robusthet og signalbehandling.
• Valget av sensor må samsvare med det forventede måleområdet - verken for stort (tap av oppløsning) eller for lite (fare for overbelastning).
• Samtidig må ønsket oppløsning og nøyaktighet kontrolleres, avhengig av om det er snakk om grov prosessovervåking eller laboratorieapplikasjoner med høy presisjon.
• Det er spesielt viktig at transduseren passer mekanisk til installasjonssituasjonen:
• Størrelse og geometri: Må kunne integreres i eksisterende systemer
• Installasjonsposisjon: Horisontal, vertikal, rotasjonssymmetrisk
• Monteringsalternativer: Flens, skruemontering, plug-in-systemer
• Kabelføring og kontakttyper: Må samsvare med kablingen på stedet
• Avhengig av omgivelsene må sensoren være spesielt robust:
• Korrosjonsbestandighet: For eksempel for kjemiske prosesser eller utendørs
• Temperaturbestandighet: For høytemperaturapplikasjoner eller kryogenikk
• Tetthet (IP-beskyttelsesklasse): F.eks. IP67 eller høyere for fuktighet eller smuss
• Mekanisk belastningskapasitet: Vibrasjon, støt, trykkpulser
• Transduseren må være egnet for den eksisterende evalueringsteknologien og automatiseringsmiljøet:
• Analoge signaler: f.eks. mV/V, 0-10 V, 4-20 mA
• Digitale grensesnitt: f.eks. CANopen, Modbus, EtherCAT, IO-Link
• Kompatibilitet med styringssystemer og dataloggere
• EMC-beskyttelse og interferensimmunitet: spesielt viktig i elektriske eller industrielle miljøer
• Bare kalibrerte sensorer gir pålitelige måleverdier, så en fabrikkalibrering med testrapport er et minimumskrav.
• DAkkS-kalibrering eller tilsvarende for de høyeste kravene, f.eks. QS i henhold til ISO 9001, bilindustrien, farmasøytisk industri.
• Sporbarhet til nasjonale standarder garanterer sammenlignbarhet. Rekalibreringssykluser bør defineres i henhold til bruksintensiteten.
• En transduser må måle stabilt over mange år:
• Derfor bør nullpunkt og sensordrift evalueres som en funksjon av temperatur, aldring og mekanisk belastning.
• Krypeatferd under konstant belastning bør tas i betraktning. Spesielt for mekaniske variabler.
• Samsvar er avgjørende, spesielt i industrielle eller sikkerhetsrelevante miljøer:
• CE-merking og produktspesifikke EU-direktiver.
• ATEX-godkjenning for potensielt eksplosive atmosfærer.
• RoHS og REACH-samsvar.
• Spesifikke bransjekrav som GMP (legemidler), HACCP (næringsmidler), SIL (prosessindustri).
• Kvaliteten på transduseren er nært knyttet til produsentens erfaring og referanser, teknisk støtte og applikasjonsrådgivning.
• Det er ikke bare enhetsprisen som er avgjørende, men den totale kostnadseffektiviteten.

En klart definert applikasjon, valg av riktig måleprinsipp, riktig integrering i målekjeden og støtte fra en erfaren produsent er spesielt viktig. Bare på denne måten kan man bygge et målesystem som er permanent presist, stabilt og krever lite vedlikehold - uansett om det måler mekaniske krefter, temperaturer, elektriske variabler eller kjemisk-fysiske parametere.

Transdusere kan fås fra ulike leverandører. Omfattende informasjon om produsenter og leverandører av transdusere fra hele verden finner du på eksportsider.