SENSORIK I
SENSORIK I DRUCKMESSUMFORMER Schutz für Maschine und Umwelt Druck- und Temperaturmessung in mobilen Maschinen Unempfindlich gegen Druckspitzen: Druckmessumformer Jumo MIDAS H20 HP Kommunikation über CAN integriert Einschraubthermometer für den Einsatz unter rauen Bedingungen René Krug Die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten mobiler Arbeitsmaschinen ist enorm: Schaufelradbagger für den Tagebau wiegen mehr als 13 000 t, ein „konventioneller“ Bagger für den Straßenbau bringt maximal 20 t auf die Waage. Trotzdem arbeiten beide Maschinen nach den gleichen Funktionsprinzipien und setzen auf dieselben Sensoren zur Druck- oder Temperaturmessung. In mobilen Steuerungen kann grundsätzlich zwischen zwei hydraulischen Kreisläufen unterschieden werden: geschlossene und offene Kreisläufe. Im offenen Kreislauf wird das benötigte Öl aus einem zentralen Tank in eine Leitung gepumpt und über Wegeventile an verschiedene Verbraucher weitergegeben. Die verwendete Technik zur Messung des Öldrucks in und an hydraulischen René Krug, Produktmanager, Jumo GmbH & Co. KG, Fulda Sys temen ist dabei besonders harten Anforderungen ausgesetzt ist. Schmutz, Vibrationen und große Temperaturunterschiede sind nur einige Faktoren, die für Stress bei Sensoren sorgen. Dazu kommen enge Einbausituationen und bei den Anwendern bekannte Druckspitzen. Gefahr für System und Umwelt Diese können auftreten, wenn zum Beispiel ein Ventil plötzlich geschlossen und damit eine Rohrleitung vollständig abgesperrt wird. In diesem Fall wird die bewegte Flüssigkeitssäule schlagartig auf null abgebremst. Es entsteht eine Druckwelle, die mit Schallgeschwindigkeit das Medium ent gegen der Strömungsrichtung durchläuft. Diese Drucküberhöhung kann ein Viel faches des Betriebsdruckes betragen und somit zur Zerstörung herkömmlicher industrieller Sensoren führen. Im schlimmsten Fall kann es sogar zum Austritt des Hydrauliköls und dadurch zu erheblichen Umweltbelastungen kommen. Die Druckmesstechnik trägt durch die Verwendungen einer Drossel im Druckkanal des Druckmessumformers sowie entsprechender Sensorelemente ihren Teil zum sicheren Betrieb bei. So werden Ausfälle durch Kavitation (Ausbildung von Luft im Hydrauliksystem) vermieden. Jahrzehntelang bewährte Qualität Mit dem MIDAS H20 HP hat der Mess- und Regeltechnikhersteller Jumo einen Druck 34 Mobile Maschinen 5/2016
DRUCKMESSUMFORMER I SENSORIK messumformer entwickelt, der ebenfalls diese Option der Drossel besitzt. Die verschweißte Sensorik und die besonders hohe Berstfestigkeit vom mindestens Fünffachen des Messbereiches schützen zusätzlich vor Leckage des Messmediums. Der MIDAS H20 HP verfügt über die in der mobilen Hydraulik benötigte ECE-Typgenehmigung und ist in Schutzarten bis zu IP 69K verfügbar. Dazu kommt beim MIDAS H20 HP eine extreme Vibrations- und Schockfestigkeit in Verbindung mit der hohen Isolationsspannung von AC 500 V. Im Inneren des Druckmessumformers steckt jahrzehntelang bewährte Qualität. Ein zuverlässiger Dünnfilm-Sensor und ein dichtungsloses Messsystem garantieren eine hohe Langzeit-Stabilität und Genauigkeit selbst bei schwankenden Temperaturbedingungen. Die gute Signalqualität ermöglicht den Einsatz in Anwendungen mit sich schnell ändernden Drücken ohne Einschränkungen in Hinsicht auf Quantisierungsfehler. Je nach Anforderung ist es möglich, werksseitig den Anfangs- bzw. Endwert im Signal zu begrenzen. Ein besonderes Plus für den Anwender ist die flexible Produktkonfiguration je nach Anforderung. Der MIDAS H20 HP ist mit marktüblichen elektrischen Anschlüssen wie Deutsch DT, MetriPack oder AMP lieferbar. Varianten mit verschiedenen Messbereichen von 100 bis 1000 bar Relativdruck und für Messstofftemperaturen von -40 bis +125 °C sind erhältlich. Die zeitsparende Montage Jumo auf der InnoTrans mit Steckschlüssel ist ebenfalls möglich. Da diese komplexe Technik in einer kompakten Bauform ab 35 mm Länge Platz findet, ist der MIDAS H20 HP ein optimaler Partner für mobile Maschinen. Dort können auch die schnellen Ansprechzeiten und die hohe Dynamik bei sich schnell öffnenden oder schließenden Ventilen überzeugen. Damit ein störungsfreier Betrieb gewährleistet ist, muss in der mobilen Hydraulik neben Druck auch die Temperatur – zum Beispiel des Getriebeöls – überwacht werden. Dabei sind die Anforderungen an die beiden messtechnischen Aufgaben sehr ähnlich. Für die Temperaturmessung unter rauen Einsatzbedingungen hat Jumo die bewährten Einschraub-Widerstandsthermometer der VIBROtemp-Serie im Programm. Durch einen den Anforderungen angepassten, erschütterungsfesten Aufbau erreicht der Jumo VIBROtemp auch bei Temperaturen von bis zu 300 °C eine hohe Langzeitstabilität. Je nach Einsatzgebiet kann zwischen verschiedenen Steckverbindungen gewählt werden. Im gesteckten Zustand wird die Schutzart IP67 / IP69 nach DIN EN 60529 bzw. IP69K nach DIN 40050 erfüllt. Das Schutzrohr ist auf 4 mm abgesetzt, wodurch kurze Ansprechzeiten realisiert werden können. Als Messeinsatz wird serienmäßig ein Pt100-Temperatursensor nach DIN EN 60751, Klasse B in Zweileiterschaltung verwendet. Möglich sind auch Ausführungen mit Pt500 oder Pt1000 sowie PTCoder NTC-Temperatursensoren. Im Bahnbereich ist hochwertige Messtechnik erforderlich, die auch unter hohen Schwing- und Schockbelastungen, extremen Temperaturen von -40 bis +100 °C und Überspannungen jahrzehntelang zuverlässige Messergebnisse liefert. Speziell für dieses Aufgabengebiet wurde der Jumo MIDAS S19 R unter Beachtung der relevanten Vorschriften entwickelt und qualifiziert. Er erfüllt und übertrifft zum Teil deutlich die Vorgaben der DIN EN 50 155 (Elektrische Einrichtungen auf Bahnfahrzeugen), DIN EN 61 373, Kategorie 1, Klasse A + B (Betriebsmittel von Bahnfahrzeugen), DIN EN 50 121-3-2 (EMV für Bahnanwendungen) und DIN CEN/ TS 45545-2 (Brandschutz in Schienenfahrzeugen). Der verwendete Siliciumsensor ist in ein stabiles Edelstahlgehäuse eingebaut, extrem überlastfest und bewältigt Millionen von Lastwechseln. Das komplett verschweißte Messsystem ist ebenfalls aus Edelstahl gefertigt und eignet sich für nahezu sämtliche Medien. Halle 6.2, Stand 222 Schnittbild und CAD-Zeichnung mit einer in den Druckkanal eingebauten Drossel Reibungslose Kommunikation Als Kommunikationsstandard in Baumaschinen hat schon seit vielen Jahren das serielle Bussystem Controller Area Network (CAN) Einzug gehalten; ein CANopen-Netzwerk ist mittlerweile nahezu Standard. Das können entweder einfache Tastenfelder oder Fahrersitze mit integrierten Joysticks sein aber auch komplette Fahrzeugkabinen. Die Vorteile für den Anwender liegen in einem geringeren Verdrahtungsaufwand, einer hohe Flexibilität des Systems und standardisierte Kommunikationsprotokollen. Jumo hat sowohl Druckmessumformer als auch Widerstandsthermometer mit dem CAN-Bussystem im Programm. In den Produkten der CANtrans-Serie werden Mess daten digitalisiert, linearisiert und über CANopen-Protokoll zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Eine Vielzahl nütz licher Zusatzfunktionen ist über das Geräteprofil DS 404 realisiert. Alle Einstellungen können über handelsübliche CANopen-Software-Tools erfolgen. Messtechnik in mobilen Maschinen muss besonders robust und zuverlässig sein. Dies betrifft neben der Elektronik und deren Signalqualität auch die Mechanik in Bezug auf Schutzarten und Vibrationen. Mit standardisierten elektrischen Anschlüssen ist eine Anbindung an die weitere Signalverarbeitung über den Kabelbaum gewährleistet. Dies ermöglicht, mit passender Sensorik wirtschaftliche und individuelle Lösungen zu realisieren. www.jumo.net OBERFLÄCHENTECHNIK • KORROSIONSSCHUTZ Weltneuheit Nie mehr ROST ! über 6.000 Std. Salzsprühtest, Chemiebeständig Oberflächentechnik: Garantie bis 50 Jahre die bunte Alternative zu Zink Korrosionsschutz OR 6000® - Weltrekord www.OR6000.de BOT.indd 1 04.02.2016 11:10:46 Mobile Maschinen 5/2016 35
