IoT Use Case

Drucksensoren für Industrie und IoT-Anwendungen

Ein Drucksensor erfasst den Druck von Gasen und Flüssigkeiten und wandelt ihn in ein elektrisches Signal um. Gemessen wird als Relativ-, Absolut- oder Differenzdruck. Im IoT-Stack sind Drucksensoren eine der wichtigsten Datenquellen: Sie überwachen Pumpen, Filter, Hydraulik und Druckluft und liefern ihre Werte analog oder per IO-Link an Steuerung und IT.

  • Co-Founder & CTO/CPO, Greenlyte Carbon Technologies
  • Magna Exteriors (Meerane) GmbH, Leiter Automatisierung, Magna
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3 Hersteller aus unserem Partnernetzwerk mit 41 Lösungsbeispielen. Zuerst die, deren Einsatz in dieser Kategorie am häufigsten belegt ist.

Wofür es eingesetzt wird

Wofür und womit sie eingesetzt werden

Ausgewertet aus den Lösungsbeispielen dieser Hersteller: die häufigsten Use Cases und die Technologien, die ihre Lösungen sprechen.

Use Cases

Worauf du achtest

Was Drucksensoren messen und wie sie funktionieren

Drucksensoren erfassen den statischen oder dynamischen Druck von Gasen und Flüssigkeiten. Unterschieden wird nach dem Bezugspunkt: Relativdruck bezieht sich auf den aktuellen Umgebungsdruck, Absolutdruck auf das Vakuum, Differenzdruck auf die Druckdifferenz zwischen zwei Messpunkten. In der Messzelle verformt der Druck eine Membran. Piezoresistive Siliziumzellen, Dünnfilm-Dehnungsmessstreifen auf Edelstahl oder keramisch-kapazitive Zellen setzen diese Verformung in ein elektrisches Signal um. Die Elektronik linearisiert und kompensiert es über die Temperatur und gibt es als 4–20 mA, 0–10 V oder digital per IO-Link aus.

Der Drucktransmitter, auch Druckmessumformer genannt, liefert einen kontinuierlichen Messwert. Ein Druckschalter meldet dagegen nur, ob ein Grenzwert über- oder unterschritten ist. Viele elektronische Drucksensoren können beides: Sie haben einen Schaltausgang für die Steuerung und übertragen gleichzeitig den Messwert. Rein mechanische Manometer nach DIN EN 837 zeigen den Druck vor Ort an. Für die Datenerfassung gibt es Varianten mit zusätzlichem elektrischem Ausgangssignal.

Worauf es bei der Auswahl ankommt

Entscheidend sind Messbereich und Druckart, die Überlastfestigkeit gegen Druckspitzen, das Medium und die Werkstoffe der Membran sowie der Prozessanschluss. Für die Industrie zählen außerdem Schutzart, Temperaturbereich, Genauigkeit und Langzeitstabilität. DIN EN 61298 beschreibt, wie diese Kennwerte für Prozessmessgeräte ermittelt und angegeben werden, das macht Datenblätter vergleichbar. Für explosionsgefährdete Bereiche gibt es Varianten mit Ex-Zulassung. Wer Daten in die IT bringen will, achtet auf IO-Link: Der Sensor überträgt dann neben dem Druck auch Temperatur, Diagnose und Parameter.

Drucksensoren in der Praxis

Typische Lösungsbeispiele sind die Überwachung von Druckluftnetzen auf Leckagen, die Zustandsüberwachung von Hydraulikaggregaten und Pumpen sowie die Filterüberwachung über den Differenzdruck. Hydrostatische Füllstandsmessung nutzt ebenfalls einen Drucksensor am Behälterboden. Hersteller wie WIKA und Endress+Hauser bieten Drucksensoren und Drucktransmitter mit IO-Link oder mit Funkanbindung für die Nachrüstung an. So gelangen die Messwerte ohne neue Verkabelung in eine IoT-Plattform. Im IoT-Stack sitzen Drucksensoren auf der Quellebene, Edge-Geräte oder IO-Link-Master bündeln ihre Daten und geben sie weiter.

Häufige Fragen zu Drucksensoren

Wie funktioniert ein Drucksensor?

Ein Drucksensor misst, wie stark sich eine Membran unter Druck verformt. Piezoresistive, Dünnfilm- oder keramisch-kapazitive Messzellen wandeln diese Verformung in ein elektrisches Signal. Die Elektronik verstärkt, linearisiert und temperaturkompensiert das Signal und gibt es als 4–20 mA, 0–10 V oder per IO-Link aus. So entsteht ein Messwert, den Steuerung und IoT-Plattform direkt weiterverarbeiten können.

Was ist der Unterschied zwischen Relativdruck und Absolutdruck?

Relativdruck bezieht sich auf den aktuellen Luftdruck der Umgebung, Absolutdruck auf das ideale Vakuum. Ein Relativdrucksensor zeigt an offener Luft null an, ein Absolutdrucksensor rund ein bar. Relativdruck ist für die meisten Anwendungen in Hydraulik, Pneumatik und Wasser üblich. Absolutdruck braucht man, wenn Schwankungen des Luftdrucks das Ergebnis verfälschen würden, etwa bei Vakuumprozessen.

Wofür braucht man einen Differenzdrucksensor?

Ein Differenzdrucksensor misst den Druckunterschied zwischen zwei Messstellen. Damit lässt sich erkennen, wie stark ein Filter zugesetzt ist, wie viel Luft durch einen Lüftungskanal strömt oder wie hoch der Füllstand in einem geschlossenen Behälter ist. In der Gebäude- und Prozesstechnik ist er eine der häufigsten Messungen, weil er Zustandsänderungen früh sichtbar macht.

Was bedeutet 4–20 mA bei einem Drucksensor?

4–20 mA ist ein analoges Stromsignal, bei dem 4 mA dem Messbereichsanfang und 20 mA dem Messbereichsende entsprechen. Weil der Nullpunkt bei 4 mA liegt, erkennt die Steuerung einen Kabelbruch sofort. Das Stromsignal ist unempfindlich gegen Störungen und eignet sich für lange Leitungen. Für IoT-Anwendungen braucht es einen Analogeingang oder einen Adapter, der das Signal digitalisiert.

Welche Vorteile hat ein Drucksensor mit IO-Link?

Ein Drucksensor mit IO-Link überträgt den Messwert digital und ohne Wandlungsverluste. Zusätzlich liefert er Gerätetemperatur, Diagnosemeldungen und Parameter über dasselbe Standardkabel. Schaltpunkte lassen sich aus der Ferne einstellen, und beim Gerätetausch übernimmt der Master die Einstellungen automatisch. Über einen IO-Link-Master mit IoT-Schnittstelle gelangen die Daten per MQTT oder OPC UA in die IT.

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