Omega ist ein zuverlässiger Anbieter von Druckmessumformern und Wägezellen, die in einer Vielzahl von Prozessen hochwertige Daten liefern. Damit Drucksensoren und Wägezellen die von unseren Kunden gewünschten Informationen liefern können, muss der Druck oder die Kraft des jeweiligen Prozesses auf ein Sensorelement wirken. Das Sensorelement reagiert auf die Kraft oder den Druck des Prozesses und erzeugt ein Ausgangssignal, das von einer Anzeige oder einem Datenerfassungsgerät interpretiert werden kann. Das Sensorelement ist daher das Herzstück des Wandlers oder der Wägezelle.
Das Messsystem
Das Messsystem besteht aus einem Sensorelement, auf das vier Dehnungsmessstreifen aufgebracht sind. Die Dehnungsmessstreifen sind in einer Wheatstone-Brücke konfiguriert, in der alle 4 Widerstände (in Abbildung 2 mit R1 bis R4 bezeichnet) gleich sind und sich bei Belastung proportional um den gleichen Betrag ändern. Je größer die Kraft oder Belastung (Eingang), desto größer der Ausgang. Eine Wheatstone-Brücke benötigt 4 Drähte für den Anschluss, positive und negative Erregung sowie positiven und negativen Sensor-Ausgang.
Bei einem typischen Drucksensor erzeugt die Auslenkung einer Membran einen Dehnungsmessstreifenausgang. Je nach Dehnungsmessstreifentechnologie kann der Ausgang zwischen 1 und 3 Millivolt pro Volt (mV/V) bis zu 10 bis 30 mV/V variieren. Um Ihren Vollausgangswert zu berechnen, multiplizieren Sie den Ausgang des Sensors mit der Spannung, die zur Stromversorgung des Geräts verwendet wird. Bei einem 3-mV/V-Sensor würden wir beispielsweise bei einer Erregungsspannung von 10 Volt Gleichstrom einen Vollaussteuerungswert von 3 mV/V x 10 V = 30 mV erwarten.
Abbildung 1 
Abbildung 2 
Abbildung 3 Typische Reaktion der Membran bei Druckbeaufschlagung. Beispiele
Ein gutes Beispiel für diese Sensortheorie ist der PX4600. Der Druck aus dem Prozess, den der Kunde messen möchte, wird über einen Zugangsanschluss auf das Membranelement übertragen. Der Druck bewirkt eine Auslenkung der Membran, wodurch die Wheatstone-Brückenanordnung auf der anderen Seite der Membran beansprucht wird und ein mV/V-Ausgangssignal erzeugt wird. Dieses Millivolt-Signal wird dann von einem Gerät gelesen, das Millivolt-Signale empfangen kann, oder an einen Verstärker oder Signalaufbereiter zur weiteren Signalverarbeitung weitergeleitet.
Der PX409-USBH verfügt über einen USB-Anschluss am Ende seines Kabels zum direkten Anschluss an einen Laptop. Die integrierte Elektronik verarbeitet das Signal zu einem praktischen, benutzerfreundlichen Kommunikationsprotokoll. Für eine Plug-and-Play-Erfahrung verwenden Sie unsere kostenlose Software, die auf unserer Website verfügbar ist. Ein Gerät kann an einen Laptop angeschlossen werden, der Daten anzeigt und sammelt und gleichzeitig den Sensor selbst mit Strom versorgt.
Abbildung 4 Beispiel für ein Wheatstone-Brücken-Messelement auf einem platinenmontierbaren Wandler. 
Abbildung 5 
Abbildung 6 DPG409 Das digitale Manometer DPG409 verwendet in seinen drahtlosen Transmitter-Ausführungen einen digitalen Ausgang. Dadurch können die Messwerte von einem entfernten Standort aus erfasst werden, ohne dass ein Signalkabel verlegt werden muss. Ein drahtloser Empfänger empfängt dieses Signal und zeigt die Daten an oder protokolliert sie.
Sensor-Kategorien
Abbildung 7 DPG409 Unverstärkt
Die meisten Wägezellen haben einen unverstärkten Ausgang. Unverstärkte Ausgänge sind häufig bei Geräten zu finden, die zu klein sind, um mit Signalaufbereitungselektronik ausgestattet zu werden, oder bei denen die Umgebung für Elektronik zu extrem ist. Dies ist bei den Produkten PX1004, PX1005 und PX1009 der Fall, die aufgrund der sehr hohen und sehr niedrigen Betriebstemperaturen, für die sie ausgelegt sind, unverstärkt sind. Unverstärkte Sensoren haben eine relativ kurze Übertragungsreichweite, die in der Regel nicht mehr als 6,1 bis 9,1 m (20 bis 30') beträgt. Dies liegt daran, dass die Signalstärke sehr gering ist. Dadurch sind sie auch anfällig für elektromagnetische Störungen aus der Umgebung.
Abbildung 8 Verstärkte Sensoren verwenden interne Signalaufbereitungselektronik, um ein stärkeres Signal zu erzeugen. Dadurch sind sie weniger anfällig für Umgebungsgeräusche und können größere Entfernungen zu ihren Empfangseinheiten zurücklegen. Sensoren mit internen Verstärkern haben aufgrund der Temperaturbeschränkungen der Signalaufbereitungselektronik im Inneren des Sensors einen geringeren Messbereich.
Stromausgangssensoren können ihr verstärktes Ausgangssignal über eine Entfernung von bis zu 304,8 m (1000') senden und bieten dennoch eine hohe Genauigkeit. Im Allgemeinen können Spannungsausgangssensoren ihre Genauigkeit unter 30,5 m (100') aufrechterhalten.
Digital
Der dritte Sensortyp, der nach seinen Ausgängen kategorisiert wird, ist ein Sensor mit digitalem Ausgang. Dieser Ausgangstyp bietet potenziell das geringste Rauschen und die längsten Übertragungsentfernungen. Es stehen verschiedene Kommunikationsarten zur Verfügung, beispielsweise die Geräte DPG409 und PX409-USBH oder RS485.
Überlegungen zur Genauigkeit
Abbildung 9 Typische 5-Punkt-Kalibrierung Gesamtfehlerband
Dies ist die maximale Abweichung für jeden Ausgang unter Berücksichtigung aller definierten Fehlerquellen, wie z. B. Vibrationen, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit. Sie wird als Prozentsatz der Nennleistung ausgedrückt.
Abbildung 10 Die statische Genauigkeit ist das Ergebnis der kombinierten Auswirkungen von Linearität, Hysterese und Wiederholbarkeit. Sie wird als ±% der Spanne ausgedrückt und bezieht sich auf die BSL. Das statische Fehlerband ist ein guter Maßstab für die Genauigkeit, die von einem Drucksensor oder einer Wägezelle bei konstanter Temperatur erwartet werden kann.
BSL (Best Straight Line)
BSL ist die maximale Fehlerabweichung von einer Terminal-Basislinie, geteilt durch zwei. Um diese Linie zu bestimmen, werden die Ausgänge von Null und Vollausschlag verwendet, um eine Linie zu erstellen. Die anderen Datenpunkte werden anhand des Abstands von dieser Linie gemessen. Die beste Gerade ist die Linie, die die gleiche Steigung wie die Basislinie hat, jedoch so versetzt ist, dass die Fehler gleichmäßig auf beide Seiten der BSL verteilt sind. Die beste Gerade wird verwendet, um die Linearität zu beschreiben.
Nichtlinearität
Dies ist die maximale Abweichung der Kalibrierungskurve von einer geraden Linie, die zwischen dem Leerlauf- und dem Nenn-Ausgang gezogen wird. Sie wird als Prozentsatz der Nennleistung ausgedrückt und nur bei steigender Druckbelastung gemessen.
Hysterese
Die Hysterese ist die maximale Differenz zwischen den Ausgängen für denselben angelegten Druck, der aus entgegengesetzten Richtungen angefahren wird. Sie wird durch den Vergleich der Ausgänge für einen Druckwert ermittelt, der zuerst durch Anfahren von einem niedrigeren Druck und dann durch Anfahren von einem höheren Druck ermittelt wird. Je näher die beiden Messwerte beieinander liegen, desto geringer ist die Hysterese. Dieser Fehler ist schwer zu korrigieren.
Wiederholbarkeit
Die maximale Differenz zwischen den Ausgangswerten bei wiederholten Druckbelastungen unter identischen Belastungs- und Umgebungsbedingungen wird als Wiederholbarkeit bezeichnet. Je näher diese Messwerte beieinander liegen, desto besser ist die Wiederholbarkeit. Dieser Fehler kann nicht korrigiert werden.
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Verfasst von: Dan Schultz
Aktualisiert am: 30. Oktober 2025
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Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026