Messgrößenumformer

Gemäß der grundlegenden Norm DIN 1319 ist ein Messumformer ein Messmittel (Messgerät, Messeinrichtung, Normal, … ), das eine Eingangsgröße entsprechend einer festen Beziehung in eine Ausgangsgröße umformt.

Häufig wird auch der englische Begriff "Transmitter" verwendet. Der vollständige Begriff "Measuring Transmitter" wird selten benutzt. Stattdessen spricht man von Drucktransmitter, Niveautransmitter usw.

Messumformer werden auch Messwandler genannt, wenn sie am Eingang und Ausgang dieselbe physikalische Größe aufweisen und ohne Hilfsenergie arbeiten, z. B. Stromwandler, die Wechselstrom in Wechselstrom umformen.

Messumformer werden auch Messverstärker genannt, wenn sie am Eingang und Ausgang dieselbe physikalische Größe aufweisen, aber mit Hilfsenergie arbeiten.

Messumformer werden Messumsetzer genannt, wenn sie in eine andere Signalstruktur umsetzen; dabei können Messsignale eine analoge oder digitale Signalstruktur aufweisen, gegebenenfalls auch unterschiedlich digital kodierte Strukturen. Zur Abgrenzung und Erklärung analoger und digitaler Signale siehe unter Digitale Messtechnik.

In diesem Artikel sollen nur solche Messumformer aufgeführt werden, die nicht unter die oben aufgeführten Begriffe gehören, also nur Umformer, die im Eingang und Ausgang analoge Signalstruktur mit verschiedenen Größen aufweisen. Als solche Messmittel kommen sowohl elektronische als auch nicht elektronische Messmittel infrage. Überwiegend erzeugen sie ein elektrisches Ausgangssignal.

Als Eingangssignal kommen viele verschiedene physikalische Größen vor. Dabei wird der Teil des Messmittels, der auf die Messgröße unmittelbar anspricht, Messgrößen-Aufnehmer oder Sensor genannt (gemäß DIN 1319). Diese gibt es z. B. für:

• Temperatur
• Drehzahl
• Drehwinkel
• Weg
• Druck
• Kraft
• Dehnung
• elektrische Spannung
• elektrischer Strom
• elektrische Leistung
• Durchfluss
• Feuchte
• Füllstand
• Bestandteile von Gasen

Sie erzeugen als Ausgangssignal häufig ein normiertes analoges elektrisches Einheitssignal wie

• 0 … 20 mA
• 4 … 20 mA (bevorzugt; zu drei wesentlichen Gründen siehe bei Stichwort Einheitssignal)
• 0 … 10 V

Diese Messumformer bieten häufig eine galvanische Trennung von Mess- und Ausgangsgröße.

Ferner gibt es Messumformer mit den Ausgangssignalen Zeit oder Frequenz. Zwei Gründe sprechen für deren Verwendung:

1. Diese Größen können sehr einfach durch befristete Zählung mit Zählern digital erfasst werden.
2. Diese Größen benötigen einen Träger (Spannung oder Strom), in dessen Signalhöhe keine Information steckt, so dass Störeinkopplungen die Information kaum verfälschen können.

Ein Spannungs-Zeit-Umformer wird verwendet in der analogen Aufbereitungsstufe eines digitalen Spannungsmessgerätes nach dem Zweirampenverfahren.
Ein Spannungs-Frequenz-Umformer wird verwendet in der analogen Aufbereitungsstufe eines digitalen Spannungsmessgerätes nach dem Ladungsbilanzverfahren.

Ein pneumatisches Ausgangssignal wurde früher benutzt, um Messumformer in explosionsgefährdeten Bereichen einzusetzen, als es noch keine Möglichkeiten gab, elektrische Komponenten in explosiver Umgebung gefahrlos einzusetzen.

Beispiel für die Verwendung eines Messumformers

Eine Fördergesellschaft verkauft Erdgas an ein Gasunternehmen. Für den Transport gibt es eine Pipeline. An der Übergabestelle ist eine Messblende installiert. Der Differenzdruck an der Blende erzeugt eine Membranverformung, diese wird elektrisch erfasst und in ein Einheitssignal 4 … 20 mA umgeformt. Dieses Signal wird dem Prozessrechner in einer Messwarte zugeführt. Dort werden aus diesem Signal der momentane Durchfluss und die über die Zeit gelieferte Menge berechnet. Der Durchfluss ist die Grundlage für die prozesstechnische Regelung; die Menge ist die Grundlage für die kaufmännische Abrechnung. Die Messstelle wird als Durchflussmessumformer oder als Durchflusstransmitter bezeichnet.