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Aufbau und Funktion
3.1
Autarke Temperaturmessung
Geräte zur Temperaturmessung benötigten in der
Vergangenheit stets Kabel für die Energieversorgung und zur
Signalübertragung.
Die Verkabelung war oftmals sehr aufwändig und damit zeit-
und kostenintensiv, besonders wenn größere Entfernungen
überbrückt, Störeinflüsse umgangen und Sicherheitsaspekte
berücksichtigt werden mussten.
Häufig überstiegen dabei die Kosten für die Verkabelung die
Kosten für das Messgerät selbst, was letztlich auch zum
kompletten Verzicht der Temperaturmessung führte. Dadurch
wurden Einbußen zu Lasten einer optimalen Prozessführung in
Kauf genommen.
Mit der Einführung der drahtlosen Signalübertragung konnten
die Kosten für die Verkabelung reduziert werden. Dennoch war
weiterhin eine Kabelverbindung zur Energieversorgung des
Messgerätes nötig.
Der Batteriebetrieb ist eine mögliche Alternative. Allerdings
müssen dabei Wartungsintervalle für den Batterieaustausch
strikt eingehalten werden, um die Funktionsfähigkeit der
Messung sicher zu stellen.
Mit den Temperaturfühlern SensyTemp TSP300-W ist nun eine
vollständig autarke Temperaturmessung möglich. Verkabelung
und Batterieaustausch sind nicht mehr nötig, Installations- und
Wartungskosten werden drastisch gesenkt bzw. ganz
eliminiert. Der Bedarf an extern zugeführter Energie ist gleich
Null, das Einhalten von Sicherheitsanforderungen wird stark
vereinfacht. Das Ergebnis ist eine Erhöhung der
Anlagenperformance, eine Verbesserung des Wirkungsgrades
und die Erhöhung der Sicherheit.
Abb. 4
10 OI/TSP300-W-DE Rev. B | SensyTemp TSP300-W
3.2
Systemaufbau
Temperaturfühler der TSP-Serie sind Berührungsthermometer,
die durch Kontakt mit dem Messmedium auf dessen
Temperatur gebracht werden.
Er ist aus modularen Komponenten zusammengebaut.
Herzstück ist der Messeinsatz, in dessen Spitze sich das
eigentliche Sensorelement zur Temperaturerfassung befindet.
Das Schutzrohr umgibt den Messeinsatz und stellt den
Kontakt zum Messmedium her. Es dient dazu, die
Austauschbarkeit des Messeinsatzes bei geschlossenem
Prozess zu gewährleisten sowie diesen gegen mechanische
und korrosive Einflüsse des Prozesses zu schützen. Werkstoff
und Geometrie des Schutzrohres müssen auf die
Prozessanforderungen (z. B. Mediumzusammensetzung,
Messtemperatur, Druck) abgestimmt sein.
Der Prozessanschluss ist die mechanische Schnittstelle
zwischen Prozess und Temperaturfühler. Das darauf montierte
Halsrohr stellt die nötige Distanz zum Anschlusskopf her, um
diesen vor Überhitzung zu schützen. Der Temperaturgradient
zwischen Prozess- und Umgebungstemperatur im Halsrohr
wird von einem Energy Harvester in elektrische Energie
umgewandelt. Dabei wird die Energieversorgung durch einen
integrierten mikro-thermischen Generator (Mikro-TEG)
vorgenommen. Die benötigte elektrische Energie wird durch
eine vorhandene Temperaturdifferenz zwischen Prozessrohr
und Umgebungstemperatur unter Anwendung des Peltier-
Effektes gewonnen. Der Mikro-TEG ist somit die ideale
Ergänzung, um den drahtlosen WirelessHART-
Temperaturfühler als vollständig autarke Einheit in den meisten
Prozessen einzusetzen. In vielen Prozessen ist die verfügbare
Prozesswärme in ausreichendem Maß vorhanden, sodass eine
„Vollversorgung" durch den Mikro-TEG möglich ist. Eine
eingebaute Hochleistungs-Batterie puffert mögliche
prozessbedingte Energieausfälle des Mikro-TEG.
Der einstellbare Anschlusskopf beherbergt die Messumformer-
Elektronik, die das kleine Ausgangssignal der Sensorelemente
in ein WirelessHART-Signal umwandelt.
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