4–20-mA-Drucktransmitter gehören zu den am häufigsten eingesetzten Messgeräten in der industriellen Mess- und Regeltechnik. Sie überwachen Drücke in Rohrleitungen, Behältern, Pumpensystemen, Hydraulikanlagen und vielen weiteren Prozessen. Das ausgegebene Stromsignal wird anschließend von SPS-Steuerungen, Prozessleitsystemen oder Anzeigegeräten verarbeitet und dient häufig als Grundlage für Regelungs- und Sicherheitsfunktionen.
Damit diese Prozesse zuverlässig funktionieren, müssen die gelieferten Messwerte dauerhaft präzise sein. Bereits geringe Messabweichungen können zu Qualitätsproblemen, erhöhtem Energieverbrauch, unnötigen Wartungseinsätzen oder fehlerhaften Regelvorgängen führen. Besonders in qualitätskritischen Anwendungen oder bei auditpflichtigen Anlagen ist daher eine regelmäßige Kalibrierung unverzichtbar.
Für die Überprüfung und Kalibrierung von 4–20-mA-Drucktransmittern kommen häufig spezielle Stromschleifen-Kalibratoren wie der UPS4E Stromschleifen-Kalibrator zum Einsatz. Diese Geräte ermöglichen nicht nur die präzise Messung von Stromsignalen, sondern auch die Simulation von Messumformern, die Bereitstellung einer Schleifenversorgung sowie die Unterstützung von HART-Anwendungen. Dadurch lassen sich Kalibrierungen und Fehlersuchen deutlich effizienter durchführen als mit herkömmlichen Multimetern.
In diesem Beitrag erfahren Sie, wann eine Kalibrierung erforderlich ist, welche Prüfmittel benötigt werden und wie ein Drucktransmitter mit 4–20-mA-Ausgang Schritt für Schritt geprüft und kalibriert wird. Zusätzlich werden typische Fehlerquellen erläutert und ein praktisches Kalibrierbeispiel vorgestellt.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist ein 4–20-mA-Drucktransmitter?
- Wann sollte ein Drucktransmitter kalibriert werden?
- Welche Geräte werden für die Kalibrierung benötigt?
- Drucktransmitter kalibrieren – Schritt für Schritt
- Häufige Fehler bei der Kalibrierung
- Praxisbeispiel: Kalibrierung eines 0–10-bar-Drucktransmitters
- Stromschleifen-Kalibrator oder Multimeter?
- FAQ zur Kalibrierung von Drucktransmittern
- Fazit
Was ist ein 4–20-mA-Drucktransmitter?
Ein Drucktransmitter erfasst den anliegenden Prozessdruck und wandelt diesen in ein elektrisches Ausgangssignal um. In der industriellen Automatisierung erfolgt diese Signalübertragung meist über eine 4–20-mA-Stromschleife. Dieses Messprinzip hat sich weltweit etabliert, da Stromsignale auch über große Entfernungen äußerst zuverlässig und störungsarm übertragen werden können.
Die meisten Drucktransmitter arbeiten dabei linear. Der untere Messbereichswert entspricht 4 mA, während der obere Messbereichswert als 20 mA ausgegeben wird. Zwischenwerte werden proportional dargestellt und können von SPS-Steuerungen, Prozessleitsystemen oder Anzeigegeräten direkt verarbeitet werden.
Wie funktioniert die 4–20-mA-Signalübertragung?
Im Inneren des Drucktransmitters befindet sich ein Drucksensor, der den anliegenden Druck erfasst. Die Elektronik des Geräts wandelt diesen Messwert anschließend in ein normiertes Stromsignal um. Dadurch können unterschiedliche Hersteller, Steuerungen und Auswertegeräte problemlos miteinander kommunizieren.
Das folgende Beispiel zeigt die typische Zuordnung eines Drucktransmitters mit einem Messbereich von 0 bis 10 bar:
| Druck | Ausgangssignal | Messbereich |
|---|---|---|
| 0 bar | 4 mA | 0 % |
| 2,5 bar | 8 mA | 25 % |
| 5 bar | 12 mA | 50 % |
| 7,5 bar | 16 mA | 75 % |
| 10 bar | 20 mA | 100 % |
Warum beginnt das Signal bei 4 mA?
Der sogenannte „Live Zero“-Bereich bietet einen entscheidenden Vorteil: Fällt das Signal auf 0 mA ab, erkennt die Steuerung sofort einen Fehler wie beispielsweise einen Kabelbruch, eine fehlende Spannungsversorgung oder einen Geräteausfall.
Dadurch lassen sich Störungen wesentlich schneller erkennen als bei älteren 0–20-mA-Systemen. Aus diesem Grund wird der 4–20-mA-Standard heute in nahezu allen Industriebereichen eingesetzt.
Warum müssen Drucktransmitter regelmäßig kalibriert werden?
Auch hochwertige Drucktransmitter können im Laufe der Zeit Messabweichungen entwickeln. Ursachen hierfür sind beispielsweise Alterung elektronischer Bauteile, Temperaturwechsel, mechanische Belastungen oder Drucküberlastungen. Bereits kleine Abweichungen können sich negativ auf die Prozessqualität auswirken.
Durch regelmäßige Kalibrierungen lässt sich überprüfen, ob der Drucktransmitter weiterhin die korrekten Stromwerte liefert. Hierzu wird das Ausgangssignal häufig mit einem 4–20-mA-Stromschleifen-Kalibrator gemessen und mit den theoretischen Sollwerten verglichen.
Wann sollte ein Drucktransmitter kalibriert werden?
Ein Drucktransmitter ist häufig über viele Jahre im Dauereinsatz und wird dabei unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Temperaturschwankungen, Druckspitzen, Vibrationen, mechanische Belastungen oder Alterungseffekte können dazu führen, dass die Messgenauigkeit im Laufe der Zeit nachlässt. Regelmäßige Kalibrierungen helfen dabei, solche Veränderungen frühzeitig zu erkennen und die Zuverlässigkeit der Messstelle sicherzustellen.
Wie häufig ein Drucktransmitter kalibriert werden sollte, hängt von der jeweiligen Anwendung, den Qualitätsanforderungen und den betrieblichen Rahmenbedingungen ab. Während in einigen Industrieanlagen jährliche Kalibrierungen ausreichend sind, verlangen andere Anwendungen deutlich kürzere Prüfintervalle.
Typische Kalibrierintervalle in der Praxis
| Anwendung | Empfohlenes Kalibrierintervall |
|---|---|
| Allgemeine Industrieanwendungen | 12 Monate |
| Prozesskritische Messstellen | 6 bis 12 Monate |
| Pharma- und Lebensmittelindustrie | 3 bis 12 Monate |
| Kraftwerks- und Energieanlagen | 6 bis 12 Monate |
| Qualitätsrelevante Messstellen | Nach QM- oder Kundenvorgaben |
Viele Unternehmen legen ihre Kalibrierintervalle im Rahmen ihrer ISO-9001-Prozesse oder internen Qualitätsrichtlinien fest. Besonders bei sicherheitsrelevanten Anwendungen können zusätzliche Prüfungen vorgeschrieben sein.
Wann ist eine außerplanmäßige Kalibrierung sinnvoll?
Neben den regulären Kalibrierintervallen gibt es verschiedene Situationen, in denen eine zusätzliche Überprüfung empfehlenswert ist.
- Nach einer Drucküberlastung des Sensors
- Nach Reparaturen oder Wartungsarbeiten
- Nach einem Sensoraustausch
- Nach längeren Anlagenstillständen
- Bei auffälligen oder instabilen Messwerten
- Vor wichtigen Audits oder Abnahmen
- Nach Änderungen am Prozess oder der Steuerung
Typische Anzeichen für Messwertdrift
Messwertdrift entsteht häufig schleichend und bleibt im laufenden Betrieb lange unbemerkt. Erst beim Vergleich mit einem Referenzgerät wird sichtbar, dass der Drucktransmitter nicht mehr exakt arbeitet.
Mögliche Hinweise auf eine Drift sind:
- Abweichungen zwischen mehreren Messstellen
- Unplausible Druckwerte
- Verändertes Regelverhalten der Anlage
- Häufigere Alarme oder Grenzwertverletzungen
- Schwankende Prozessqualität
Kalibrierung oder Justierung?
In der Praxis werden beide Begriffe oft gleich verwendet, beschreiben jedoch unterschiedliche Vorgänge.
| Kalibrierung | Justierung |
|---|---|
| Vergleich von Soll- und Istwerten | Aktive Korrektur von Abweichungen |
| Dokumentation der Messabweichung | Veränderung der Geräteeinstellung |
| Keine Veränderung am Gerät | Nullpunkt- oder Spannenkorrektur |
| Ergebnis wird protokolliert | Anschließend erneute Kalibrierung erforderlich |
Eine professionelle Kalibrierung umfasst daher häufig zunächst die Ermittlung der Abweichungen und anschließend – falls erforderlich – eine Justierung des Drucktransmitters. Danach wird die komplette Kalibrierung erneut durchgeführt, um die erzielte Genauigkeit nachzuweisen.
Je kritischer die Messstelle für den Prozess ist, desto wichtiger wird eine regelmäßige und dokumentierte Kalibrierung. Sie sorgt nicht nur für zuverlässige Messwerte, sondern hilft auch dabei, ungeplante Stillstände und Qualitätsprobleme zu vermeiden.
Welche Geräte werden für die Kalibrierung benötigt?
Für die Kalibrierung eines 4–20-mA-Drucktransmitters werden mehrere Komponenten benötigt. Ziel ist es, einen definierten Druck zu erzeugen, diesen mit einem Referenzgerät zu überwachen und gleichzeitig das Ausgangssignal des Drucktransmitters präzise zu messen. Nur wenn alle eingesetzten Prüfmittel ausreichend genau sind, können zuverlässige Kalibrierergebnisse erzielt werden.
In der Praxis besteht ein typischer Kalibrieraufbau aus einer Druckquelle, einem Referenzgerät und einem Stromschleifen-Kalibrator. Je nach Genauigkeitsanforderung können zusätzlich automatische Druckcontroller oder spezielle Kalibriersysteme zum Einsatz kommen.
1. Druckquelle zur Erzeugung des Prüfdrucks
Die Druckquelle erzeugt die definierten Druckwerte, die während der Kalibrierung angefahren werden. Die Auswahl richtet sich nach dem Druckbereich und dem verwendeten Medium.
| Druckbereich | Typische Druckquelle |
|---|---|
| Vakuum bis ca. 35 bar | Pneumatische Handpumpe |
| Bis mehrere hundert bar | Hydraulische Handpumpe |
| Hohe Genauigkeitsanforderungen | Automatischer Druckcontroller |
| Kalibrierlabor | Druckregelsystem |
Für viele Vor-Ort-Kalibrierungen reicht bereits eine hochwertige Handpumpe aus. Bei höheren Genauigkeitsanforderungen kommen häufig automatische Druckcontroller zum Einsatz.
2. Referenzgerät zur Druckmessung
Der angelegte Prüfdruck muss mit einem rückführbaren Referenzgerät überwacht werden. Dieses Referenzgerät dient als Vergleichsstandard für die Kalibrierung des Drucktransmitters.
Typische Referenzgeräte sind:
- Präzisionsdruckkalibratoren
- Digitale Referenzmanometer
- Modulare Druckkalibratoren
- Automatische Druckcontroller
Als Faustregel sollte das Referenzgerät mindestens viermal genauer sein als der zu prüfende Drucktransmitter.
3. Stromschleifen-Kalibrator zur Messung des Ausgangssignals
Neben dem Druckwert muss auch das Ausgangssignal des Drucktransmitters überprüft werden. Hierfür wird ein Stromschleifen-Kalibrator verwendet. Dieser misst den tatsächlichen Stromwert der 4–20-mA-Schleife und ermöglicht die direkte Gegenüberstellung von Soll- und Istwerten.
Ein modernes Beispiel hierfür ist der UPS4E Stromschleifen-Kalibrator. Das kompakte Handgerät kombiniert die Messung und Simulation von Stromsignalen mit einer integrierten Schleifenversorgung, HART-Unterstützung und umfangreichen Diagnosefunktionen.
Zu den wichtigsten Funktionen gehören:
- Messung von 4–20-mA-Signalen
- Simulation von Stromsignalen
- Integrierte 24-V-Schleifenversorgung
- 250-Ω-Widerstand für HART-Anwendungen
- Step- und Rampenfunktionen
- Datenlogger für bis zu 100.000 Messwerte
- Spannungsmessung bis ±30 V DC
Eine detaillierte Übersicht aller technischen Daten, Messbereiche und Genauigkeiten finden Sie im UPS4E Datenblatt.
Typischer Kalibrieraufbau
Bei einer Standardkalibrierung wird der Drucktransmitter mit einer Druckquelle verbunden. Der angelegte Druck wird durch das Referenzgerät überwacht, während der Ausgangsstrom gleichzeitig mit dem Stromschleifen-Kalibrator gemessen wird.
Der Techniker vergleicht anschließend die gemessenen Stromwerte mit den theoretischen Sollwerten. Treten Abweichungen auf, können Nullpunkt und Spanne des Drucktransmitters korrigiert und anschließend erneut überprüft werden.
Mit dieser Kombination aus Druckquelle, Referenzgerät und Stromschleifen-Kalibrator lassen sich die meisten industriellen Drucktransmitter schnell, präzise und rückführbar kalibrieren.
Drucktransmitter kalibrieren – Schritt-für-Schritt-Anleitung
Die Kalibrierung eines Drucktransmitters dient dazu, die tatsächlichen Ausgangswerte des Geräts mit den theoretischen Sollwerten zu vergleichen. Hierzu werden definierte Druckwerte angelegt und die ausgegebenen Stromsignale gemessen. Eventuelle Abweichungen können anschließend dokumentiert oder durch eine Justierung korrigiert werden.
Vor Beginn der Kalibrierung sollten alle verwendeten Referenzgeräte gültig kalibriert sein. Darüber hinaus empfiehlt es sich, den Drucktransmitter einige Minuten unter Betriebsbedingungen zu betreiben, damit sich Sensor und Elektronik thermisch stabilisieren können.
Schritt 1: Messstelle sichern
Vor jeder Kalibrierung müssen die geltenden Sicherheitsvorschriften beachtet werden. Der Drucktransmitter sollte vom Prozess getrennt oder die Messstelle entsprechend abgesperrt werden.
- Prozessdruck entfernen oder absperren
- Anlage gegen Wiedereinschalten sichern
- Mediumsverträglichkeit prüfen
- Persönliche Schutzausrüstung verwenden
- Restdruck kontrollieren
Besonders bei aggressiven Medien oder hohen Drücken sollten die betrieblichen Sicherheitsvorschriften strikt eingehalten werden.
Schritt 2: Kalibrieraufbau herstellen
Der Drucktransmitter wird nun mit der Druckquelle verbunden. Gleichzeitig wird das Referenzgerät angeschlossen, um den tatsächlich anliegenden Druck exakt überwachen zu können.
Zur Messung des Ausgangssignals wird ein Stromschleifen-Kalibrator angeschlossen. Geräte wie der UPS4E Stromschleifen-Kalibrator ermöglichen hierbei eine hochauflösende Messung des 4–20-mA-Signals und unterstützen zusätzlich die Fehlersuche in der Stromschleife.
Der typische Prüfaufbau besteht aus:
- Druckquelle
- Referenzdruckmessgerät
- Drucktransmitter
- Stromschleifen-Kalibrator
- 24-V-Schleifenversorgung (falls erforderlich)
Schritt 3: Nullpunkt prüfen
Zunächst wird der untere Messbereichswert angelegt. Bei einem Drucktransmitter mit Messbereich 0 bis 10 bar entspricht dies einem Prüfdruck von 0 bar.
| Prüfpunkt | Erwarteter Ausgangsstrom |
|---|---|
| 0 bar | 4,000 mA |
Der gemessene Stromwert wird dokumentiert und mit dem Sollwert verglichen.
Schritt 4: Endwert prüfen
Anschließend wird der obere Messbereichswert angefahren.
| Prüfpunkt | Erwarteter Ausgangsstrom |
|---|---|
| 10 bar | 20,000 mA |
Auch hier wird die Differenz zwischen Soll- und Istwert dokumentiert.
Schritt 5: Zwischenpunkte kontrollieren
Um die Linearität des Drucktransmitters zu überprüfen, werden zusätzliche Prüfpunkte innerhalb des Messbereichs angefahren.
| Messbereich | Druck | Sollwert |
|---|---|---|
| 25 % | 2,5 bar | 8,000 mA |
| 50 % | 5,0 bar | 12,000 mA |
| 75 % | 7,5 bar | 16,000 mA |
Bei hochwertigen Kalibrierungen werden die Messpunkte sowohl bei steigendem als auch bei fallendem Druck aufgenommen, um mögliche Hysterese-Effekte zu erkennen.
Schritt 6: Nullpunkt und Spanne justieren
Werden unzulässige Abweichungen festgestellt, kann der Drucktransmitter nachjustiert werden. Moderne Geräte bieten hierfür in der Regel Funktionen zur Nullpunkt- und Spannenkorrektur.
- Zero-Abgleich bei 0 % Messbereich
- Span-Abgleich bei 100 % Messbereich
- Erneute Überprüfung aller Zwischenpunkte
Nach jeder Justierung sollte die komplette Kalibrierreihe erneut durchgeführt werden.
Schritt 7: Ergebnisse dokumentieren
Die Dokumentation ist ein wesentlicher Bestandteil jeder Kalibrierung. Sie ermöglicht die Rückverfolgbarkeit der Messergebnisse und dient als Nachweis gegenüber Auditoren, Kunden oder Behörden.
Ein vollständiges Kalibrierprotokoll enthält typischerweise:
- Gerätebezeichnung und Seriennummer
- Messbereich des Drucktransmitters
- Verwendete Referenzgeräte
- Prüfdatum
- Soll- und Istwerte
- Messabweichungen
- Name des Prüfers
Mit einem modernen Stromschleifen-Kalibrator können die gemessenen Werte besonders präzise erfasst werden. Technische Details zu den verfügbaren Mess- und Diagnosefunktionen finden Sie im UPS4E Datenblatt.
Nach Abschluss der Kalibrierung steht eine belastbare Aussage über die tatsächliche Messgenauigkeit des Drucktransmitters zur Verfügung. Dies bildet die Grundlage für einen sicheren und zuverlässigen Anlagenbetrieb.
Häufige Fehler bei der Kalibrierung von Drucktransmittern
Selbst hochwertige Drucktransmitter und präzise Kalibriergeräte liefern keine zuverlässigen Ergebnisse, wenn die Kalibrierung nicht korrekt durchgeführt wird. In der Praxis entstehen viele Messfehler nicht durch den Sensor selbst, sondern durch ungeeignete Prüfbedingungen, fehlerhafte Verdrahtung oder eine unvollständige Kalibrierung.
Wer die häufigsten Fehlerquellen kennt, kann die Qualität seiner Kalibrierungen deutlich verbessern und unnötige Wiederholungsprüfungen vermeiden.
Falscher Messbereich wird verwendet
Eine häufige Fehlerquelle besteht darin, die Kalibrierung mit falschen Sollwerten durchzuführen. Wird beispielsweise ein Drucktransmitter mit Messbereich 0–16 bar versehentlich wie ein 0–10-bar-Gerät behandelt, entstehen zwangsläufig fehlerhafte Ergebnisse.
Vor Beginn der Kalibrierung sollten deshalb immer Typenschild, Datenblatt und Gerätekonfiguration überprüft werden.
Zu ungenaue Referenzgeräte
Die Genauigkeit einer Kalibrierung kann niemals besser sein als die Genauigkeit der verwendeten Referenzgeräte. Werden ungeeignete Referenzmanometer oder Kalibratoren verwendet, können kleine Messabweichungen oft nicht sicher erkannt werden.
Als allgemeine Faustregel sollte das Referenzgerät mindestens viermal genauer sein als der zu prüfende Drucktransmitter.
Leckagen im Prüfaufbau
Undichte Verschraubungen, beschädigte Dichtungen oder schlecht sitzende Adapter können zu instabilen Druckwerten führen. Besonders bei kleinen Druckbereichen oder längeren Kalibrierungen können bereits minimale Leckagen die Messergebnisse beeinflussen.
Vor jeder Kalibrierung sollte deshalb der komplette Prüfaufbau auf Dichtheit überprüft werden.
Temperatur wird nicht berücksichtigt
Temperaturänderungen können sowohl den Drucktransmitter als auch die Referenzgeräte beeinflussen. Besonders nach dem Transport oder bei starken Umgebungstemperaturänderungen empfiehlt es sich, den Geräten ausreichend Zeit zur Temperaturstabilisierung zu geben.
Andernfalls können Messabweichungen auftreten, die nicht durch den Drucktransmitter selbst verursacht werden.
Fehlerhafte Verdrahtung der Stromschleife
Vertauschte Anschlüsse, lose Klemmen oder eine fehlende Schleifenversorgung führen häufig zu scheinbaren Kalibrierfehlern. Vor allem bei älteren Anlagen treten solche Verdrahtungsprobleme regelmäßig auf.
Ein Stromschleifen-Kalibrator wie der UPS4E kann hierbei helfen, Verdrahtungs- und Signalprobleme schnell zu identifizieren und einzugrenzen.
Nur Nullpunkt und Endwert werden geprüft
In der Praxis werden häufig lediglich der Nullpunkt und der Endwert kontrolliert. Dadurch bleiben Fehler im mittleren Messbereich oft unentdeckt.
Eine vollständige Kalibrierung sollte daher immer mehrere Zwischenpunkte umfassen, um die Linearität des Drucktransmitters zuverlässig bewerten zu können.
Hysterese wird nicht berücksichtigt
Ein weiterer häufiger Fehler besteht darin, den Messbereich nur in einer Richtung zu prüfen. Hochwertige Kalibrierungen erfassen die Messwerte sowohl bei steigendem als auch bei fallendem Druck.
Dadurch können Hysterese-Effekte erkannt werden, die bei einer einfachen Einwegmessung verborgen bleiben würden.
Typische Fehlerquellen im Überblick
| Problem | Mögliche Ursache | Lösung |
|---|---|---|
| Messwert zu hoch oder zu niedrig | Nullpunkt verschoben | Zero-Abgleich durchführen |
| Endwert stimmt nicht | Span-Fehler | Spanne justieren |
| Instabile Druckwerte | Leckage im Prüfaufbau | Dichtheit prüfen |
| Kein Stromsignal vorhanden | Verdrahtungsfehler | Schleife kontrollieren |
| Zwischenwerte stimmen nicht | Linearitätsfehler | Mehrpunktkalibrierung durchführen |
| Messwerte schwanken | Temperatur- oder Versorgungsproblem | Umgebungsbedingungen prüfen |
Eine systematische Vorgehensweise, geeignete Referenzgeräte und eine vollständige Mehrpunktkalibrierung helfen dabei, die meisten dieser Fehler zu vermeiden. Je genauer der Prüfaufbau vorbereitet wird, desto zuverlässiger werden die späteren Messergebnisse.
Praxisbeispiel: Kalibrierung eines 0–10-bar-Drucktransmitters
Theoretische Kalibrierabläufe sind hilfreich, noch aussagekräftiger sind jedoch praktische Beispiele aus dem Alltag. Das folgende Beispiel zeigt die Kalibrierung eines typischen Drucktransmitters mit einem Messbereich von 0 bis 10 bar und einem linearen 4–20-mA-Ausgangssignal.
Solche Messumformer werden unter anderem in Wasserwerken, Druckluftanlagen, Pumpstationen, Hydrauliksystemen, Maschinenbauanwendungen und industriellen Prozessanlagen eingesetzt.
Ausgangssituation
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messgröße | Druck |
| Messbereich | 0 … 10 bar |
| Ausgangssignal | 4 … 20 mA |
| Versorgungsspannung | 24 V DC |
| Kalibrierverfahren | Mehrpunktkalibrierung |
Für die Kalibrierung werden eine Druckquelle, ein Referenzgerät und ein Stromschleifen-Kalibrator verwendet. Die Stromwerte werden dabei mit dem UPS4E Stromschleifen-Kalibrator gemessen und dokumentiert.
Messwerte vor der Justierung
Nach dem Aufbau der Kalibriereinrichtung werden die ersten Messwerte aufgenommen.
| Druck | Sollwert | Gemessener Wert | Abweichung |
|---|---|---|---|
| 0 bar | 4,000 mA | 4,082 mA | +0,082 mA |
| 2,5 bar | 8,000 mA | 8,071 mA | +0,071 mA |
| 5,0 bar | 12,000 mA | 12,063 mA | +0,063 mA |
| 7,5 bar | 16,000 mA | 16,052 mA | +0,052 mA |
| 10,0 bar | 20,000 mA | 20,041 mA | +0,041 mA |
Die Messwerte zeigen eine systematische positive Abweichung über den gesamten Messbereich. Dies deutet auf einen verschobenen Nullpunkt beziehungsweise eine geringfügige Fehlanpassung der Spanne hin.
Justierung des Drucktransmitters
Nach der Analyse der Messwerte werden Nullpunkt und Spanne gemäß Herstellervorgaben korrigiert. Anschließend wird die komplette Kalibrierreihe erneut durchgeführt.
Wichtig ist, nach jeder Justierung sämtliche Prüfpunkte erneut zu überprüfen. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Korrektur nicht zu neuen Abweichungen in anderen Bereichen des Messbereichs geführt hat.
Messwerte nach der Justierung
| Druck | Sollwert | Gemessener Wert | Abweichung |
|---|---|---|---|
| 0 bar | 4,000 mA | 4,001 mA | +0,001 mA |
| 2,5 bar | 8,000 mA | 8,000 mA | 0,000 mA |
| 5,0 bar | 12,000 mA | 11,999 mA | -0,001 mA |
| 7,5 bar | 16,000 mA | 16,001 mA | +0,001 mA |
| 10,0 bar | 20,000 mA | 20,000 mA | 0,000 mA |
Bewertung der Ergebnisse
Nach der Justierung liegen sämtliche Messwerte innerhalb sehr enger Toleranzen. Der Drucktransmitter liefert wieder die erwarteten Ausgangssignale und kann ohne Einschränkungen weiter betrieben werden.
Das Beispiel zeigt deutlich, wie selbst relativ kleine Abweichungen durch eine Kalibrierung erkannt werden können. Ohne eine regelmäßige Überprüfung würden solche Fehler oft über Jahre unbemerkt bleiben und möglicherweise die Prozessqualität beeinflussen.
Vorteile einer dokumentierten Kalibrierung
- Frühzeitige Erkennung von Messwertdrift
- Höhere Prozess- und Anlagensicherheit
- Verbesserte Produktqualität
- Nachweis gegenüber Auditoren und Kunden
- Reduzierung ungeplanter Stillstände
- Rückverfolgbarkeit aller Messergebnisse
Insbesondere bei qualitätsrelevanten Messstellen empfiehlt es sich, sämtliche Kalibrierungen nachvollziehbar zu dokumentieren und zu archivieren. Dadurch entsteht eine vollständige Historie der Messstelle, die bei Audits oder späteren Analysen wertvolle Informationen liefert.
Stromschleifen-Kalibrator oder Multimeter?
Immer wieder stellt sich die Frage, ob für die Kalibrierung eines Drucktransmitters ein herkömmliches Multimeter ausreicht oder ob ein spezieller Stromschleifen-Kalibrator erforderlich ist. Grundsätzlich können beide Geräte Stromsignale messen, jedoch unterscheiden sie sich erheblich im Funktionsumfang und im praktischen Nutzen.
Für einfache Prüfungen kann ein Multimeter ausreichend sein. Sobald jedoch Kalibrierungen, Funktionsprüfungen oder Fehlersuchen an 4–20-mA-Stromschleifen durchgeführt werden sollen, bieten spezielle Stromschleifen-Kalibratoren deutliche Vorteile.
Was kann ein Multimeter?
Ein digitales Multimeter eignet sich hervorragend zur allgemeinen elektrischen Fehlersuche. Es kann Spannungen, Widerstände und häufig auch Stromsignale messen. Für die reine Kontrolle eines vorhandenen 4–20-mA-Signals kann dies bereits ausreichend sein.
Bei Kalibrieraufgaben stößt ein Multimeter jedoch schnell an seine Grenzen, da wichtige Funktionen für die Signalprüfung und Simulation fehlen.
Welche Vorteile bietet ein Stromschleifen-Kalibrator?
Ein Stromschleifen-Kalibrator wurde speziell für die Arbeit an 4–20-mA-Signalen entwickelt. Neben der Messung können Stromsignale aktiv erzeugt oder simuliert werden. Dadurch lassen sich Transmitter, SPS-Eingänge, Leitsysteme und Stellglieder gezielt testen.
Ein Beispiel hierfür ist der UPS4E Stromschleifen-Kalibrator, der zahlreiche Funktionen in einem kompakten Handgerät vereint.
Direkter Vergleich
| Funktion | Multimeter | UPS4E |
|---|---|---|
| 4–20-mA-Signal messen | ✓ | ✓ |
| 4–20-mA-Signal simulieren | ✗ | ✓ |
| 4–20-mA-Signal erzeugen | ✗ | ✓ |
| 24-V-Schleifenversorgung | ✗ | ✓ |
| HART-Unterstützung | ✗ | ✓ |
| Step-Funktion | ✗ | ✓ |
| Rampenfunktion | ✗ | ✓ |
| Datenlogger | ✗ | ✓ |
| Ventiltest | ✗ | ✓ |
| Dokumentation von Messwerten | Begrenzt | ✓ |
Wann reicht ein Multimeter aus?
Ein Multimeter kann sinnvoll sein, wenn lediglich geprüft werden soll, ob ein Stromsignal grundsätzlich vorhanden ist oder ob eine Spannungsversorgung anliegt. Für einfache Wartungsarbeiten oder erste Diagnosen ist es oft ausreichend.
Sobald jedoch eine Kalibrierung durchgeführt oder ein Drucktransmitter justiert werden soll, werden zusätzliche Funktionen benötigt, die ein klassisches Multimeter in der Regel nicht bietet.
Wann ist ein Stromschleifen-Kalibrator die bessere Wahl?
Ein Stromschleifen-Kalibrator empfiehlt sich insbesondere für:
- Kalibrierung von Drucktransmittern
- Prüfung von Temperaturtransmittern
- Simulation von Sensorsignalen
- Inbetriebnahme neuer Anlagen
- Fehlersuche an 4–20-mA-Stromschleifen
- Prüfung von SPS-Eingängen
- Ventil- und Stellgliedtests
- Dokumentierte Serviceeinsätze
Durch die Kombination aus Messung, Simulation, Schleifenversorgung und Diagnosefunktionen kann ein spezieller Kalibrator zahlreiche Prüfgeräte ersetzen und den Arbeitsaufwand deutlich reduzieren.
Technische Informationen zum UPS4E
Wer regelmäßig mit 4–20-mA-Signalen arbeitet, profitiert von den erweiterten Funktionen eines professionellen Stromschleifen-Kalibrators. Eine vollständige Übersicht aller technischen Daten und Spezifikationen finden Sie im UPS4E Datenblatt.
Für gelegentliche elektrische Messungen bleibt das Multimeter ein wertvolles Werkzeug. Für Kalibrierungen, Inbetriebnahmen und professionelle Fehlersuchen ist jedoch ein spezialisierter Stromschleifen-Kalibrator meist die deutlich effizientere Lösung.
FAQ zur Kalibrierung von 4–20-mA-Drucktransmittern
Was ist ein 4–20-mA-Drucktransmitter?
Ein 4–20-mA-Drucktransmitter misst den anliegenden Druck und wandelt diesen in ein normiertes Stromsignal um. Dabei entspricht der untere Messbereichswert 4 mA und der obere Messbereichswert 20 mA. Dieses Signal kann von SPS-Steuerungen, Prozessleitsystemen oder Anzeigegeräten verarbeitet werden.
Wie oft sollte ein Drucktransmitter kalibriert werden?
In vielen Industrieanwendungen hat sich ein Kalibrierintervall von 12 Monaten etabliert. Bei qualitätsrelevanten oder sicherheitskritischen Messstellen können jedoch deutlich kürzere Intervalle erforderlich sein.
Was ist der Unterschied zwischen Kalibrierung und Justierung?
Bei einer Kalibrierung werden Soll- und Istwerte miteinander verglichen und dokumentiert. Eine Justierung verändert hingegen aktiv die Einstellungen des Drucktransmitters, um vorhandene Messabweichungen zu korrigieren.
Warum beginnt das Signal bei 4 mA und nicht bei 0 mA?
Der sogenannte Live-Zero-Bereich ermöglicht die Erkennung von Fehlern wie Kabelbruch oder Spannungsverlust. Fällt das Signal auf 0 mA ab, erkennt die Steuerung sofort, dass eine Störung vorliegt.
Kann ein Drucktransmitter auch im eingebauten Zustand kalibriert werden?
Ja. Viele Drucktransmitter können direkt in der Anlage kalibriert werden. Voraussetzung ist, dass die Messstelle sicher vom Prozess getrennt werden kann und ein geeigneter Kalibrieraufbau möglich ist.
Welche Genauigkeit sollte das Referenzgerät besitzen?
Als Faustregel sollte das Referenzgerät mindestens viermal genauer sein als der zu prüfende Drucktransmitter. Dadurch wird sichergestellt, dass die Referenzmessung die Kalibrierung nicht wesentlich beeinflusst.
Warum driften Drucktransmitter im Laufe der Zeit?
Messwertdrift kann durch Alterung elektronischer Bauteile, Temperaturwechsel, mechanische Belastungen, Drucküberlastungen oder Umwelteinflüsse entstehen. Regelmäßige Kalibrierungen helfen dabei, solche Veränderungen frühzeitig zu erkennen.
Kann ich einen Drucktransmitter mit einem Multimeter kalibrieren?
Ein Multimeter kann zwar Stromsignale messen, eignet sich jedoch nur eingeschränkt für Kalibrierungen. Für professionelle Kalibrierungen und Fehlersuchen sind spezielle Stromschleifen-Kalibratoren deutlich besser geeignet.
Welcher Stromschleifen-Kalibrator eignet sich für die Kalibrierung von Drucktransmittern?
Für die Kalibrierung und Fehlersuche an 4–20-mA-Drucktransmittern eignen sich Geräte, die Stromsignale messen, simulieren und eine Schleifenversorgung bereitstellen können. Ein Beispiel hierfür ist der UPS4E Stromschleifen-Kalibrator, der zusätzlich HART-Unterstützung, Datenlogger- und Diagnosefunktionen bietet.
Wie überprüft man die Linearität eines Drucktransmitters?
Die Linearität wird durch die Prüfung mehrerer Messpunkte innerhalb des Messbereichs bewertet. Typischerweise werden die Werte bei 0 %, 25 %, 50 %, 75 % und 100 % des Messbereichs aufgenommen und mit den theoretischen Sollwerten verglichen.
Welche Dokumentation sollte nach einer Kalibrierung erstellt werden?
Ein vollständiges Kalibrierprotokoll sollte die Gerätebezeichnung, Seriennummer, verwendete Referenzgeräte, Prüfpunkte, Soll- und Istwerte, Messabweichungen sowie Datum und Prüfer enthalten. Dies ermöglicht eine vollständige Rückverfolgbarkeit der Messergebnisse.
Wo finde ich technische Informationen zum UPS4E?
Ausführliche technische Daten, Funktionen und Spezifikationen finden Sie im UPS4E Datenblatt.