Einsatz von Sensoren in der Industrieautomation
Temperatursensoren (NTCs und PTCs)
Temperatursensoren sind essenzielle Komponenten in der Industrieautomation, da Temperaturänderungen erhebliche Auswirkungen auf Produktionsprozesse und Maschinen haben können. Sie ermöglichen eine präzise Steuerung von Kühl- und Heizsystemen, schützen empfindliche elektronische Bauteile und verhindern Überhitzungsschäden. Zwei besonders verbreitete Sensortypen sind NTC- und PTC-Sensoren, die auf der Messung des elektrischen Widerstands basieren.
NTC-Sensoren (Negative Temperature Coefficient) zeichnen sich dadurch aus, dass ihr elektrischer Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt. Diese Eigenschaft macht sie ideal für Anwendungen, die eine hohe Messgenauigkeit bei niedrigen Temperaturen erfordern. Sie werden beispielsweise zur Temperaturüberwachung in Batteriesystemen, Wärmetauschern und Kühlprozessen eingesetzt, da über die Widerstandsänderung und Kennlinie kleinste Temperaturabweichungen zuverlässig erfasst werden können.
Im Gegensatz dazu zeigen PTC-Sensoren (Positive Temperature Coefficient) ein sprunghaftes Ansteigen ihres Widerstands ab einer bestimmten Schwellentemperatur. Dieses Verhalten wird gezielt genutzt, um Überhitzung zu erkennen: In Elektromotoren, Transformatoren oder elektronische Schaltungen kann beispielsweise bei Erreichen einer kritischen Temperatur eine Abschaltung oder Warnung ausgelöst werden. Ihre selbstregelnden Eigenschaften machen sie zu einer robusten und wartungsarmen Lösung für industrielle Anwendungen, in denen eine automatische Sicherheitsabschaltung erforderlich ist.
Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Sensortechnologie werden moderne Temperaturmesssysteme immer intelligenter. In Kombination mit digitalen Auswertungssystemen können Temperatursensoren nicht nur einzelne Messwerte liefern, sondern auch langfristige Trends analysieren. So lassen sich beispielsweise ungewöhnliche Temperaturanstiege frühzeitig erkennen, die auf mechanische Defekte oder ineffiziente Kühlprozesse hinweisen könnten. Dies trägt maßgeblich zur Verbesserung der vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) bei und hilft Unternehmen, Maschinenstillstände und unnötige Wartungskosten zu vermeiden.
Qualitative exponentiell abfallende Kennlinie eines NTC-Thermistors
Temperatursensoren (NTC, PTC, Hersteller Murata)
Qualitative Kennlinie eines PTC-Thermistors mit Einsatztemperatur TE
Drucksensoren
Drucksensoren spielen eine zentrale Rolle in der industriellen Prozessüberwachung. Sie messen den Druck in Flüssigkeiten und Gasen und gewährleisten so die Sicherheit und Effizienz von Maschinen und Anlagen. In der Automatisierungstechnik sind sie unverzichtbar, da viele industrielle Prozesse auf präzise Druckregelung angewiesen sind – sei es in hydraulischen Steuerungen, pneumatischen Antrieben oder in der Qualitätssicherung von Fertigungsprozessen.
Ein typisches Einsatzgebiet von Drucksensoren sind hydraulische und pneumatische Systeme, in denen sie den Druck von Öl oder Druckluft überwachen. In Hydraulikanlagen sorgen sie für eine optimale Steuerung von Zylindern und Ventilen, während sie in pneumatischen Anwendungen sicherstellen, dass Maschinen mit konstantem Luftdruck arbeiten. Abweichungen vom Sollwert können frühzeitig erkannt und entsprechende Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden.
In der Prozessindustrie kommen Drucksensoren zur Überwachung von Flüssigkeiten und Gasen zum Einsatz. In chemischen Produktionsanlagen erfassen sie den Druck in Reaktoren oder Rohrleitungen und helfen, gefährliche Überdrucksituationen zu vermeiden. Auch in der Lebensmittelindustrie spielen sie eine wichtige Rolle, etwa bei der Kontrolle von Pasteurisierungsprozessen oder der Abfüllung von Getränken unter Druck.
Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet ist die Leckageerkennung. Plötzliche Druckabfälle können auf Leckagen in Druckluftsystemen, Hydraulikleitungen oder Gasleitungen hinweisen. Da solche Lecks oft schwer zu lokalisieren sind, helfen Drucksensoren dabei, Energieverluste und Sicherheitsrisiken zu minimieren.
Auch in der Robotik sind Drucksensoren weit verbreitet. In modernen Industrierobotern messen sie den Druck in Greifern oder Aktuatoren und ermöglichen so eine präzise Kraftregelung. Dadurch können Roboter empfindliche Bauteile sicher greifen, ohne sie zu beschädigen, oder mit der notwendigen Kraft schwere Objekte bewegen.
Neben der reinen Druckmessung liefern moderne Drucksensoren oft zusätzliche Informationen, die für die vorausschauende Wartung genutzt werden können. Ein Drucksensor kann nicht nur den aktuellen Druckwert erfassen, sondern auch Schwankungen analysieren, die auf einen beginnenden Verschleiß von Dichtungen oder eine Verstopfung in einem Leitungssystem hindeuten. Diese Daten lassen sich in industrielle IoT-Systeme integrieren, um eine kontinuierliche Überwachung und Optimierung von Produktionsprozessen zu ermöglichen.
Darüber hinaus erfassen viele Drucksensoren auch den atmosphärischen Luftdruck in Hektopascal (hPa), was sie für weitere Anwendungsfelder qualifiziert. So lassen sie sich in Produktionsprozessen der Lebensmittelindustrie zur Kontrolle von Umgebungsbedingungen einsetzen, unterstützen Wetterstationen bei der präzisen Klimadatenerfassung und finden sogar in Mobilfunkgeräten Verwendung – etwa zur Höhenbestimmung oder zur Verbesserung der Standortgenauigkeit in Navigationssystemen.
Durch ihre hohe Präzision und Zuverlässigkeit sind Drucksensoren ein unverzichtbares Werkzeug in der Industrieautomation. Sie tragen nicht nur zur Verbesserung der Prozesssicherheit bei, sondern helfen auch, Betriebskosten zu senken, indem sie Energieverluste reduzieren und Wartungsintervalle optimieren.
Drucksensoren (Hersteller: Murata)
