FCX-MC-HT300-CH: Sauerstoffsensormodul für hohe Prozesstemperaturen

Amperometrische zirkoniumdioxidbasierte Sauerstoffsensoren haben gegenüber flüssigkeitsbasierten elektrochemischen Sauerstoffsensoren zahlreiche Vorteile. Dazu zählen beispielsweise die lange Lebensdauer und die Signalstabilität dieser Sensoren. Aber auch die Tatsache, dass mit dem Zirkoniumdioxidsensor Sauerstoffkonzentrationen bei Temperaturen von bis zu 350 °C gemessen werden können, stellt einen wesentlichen Vorteil dar, der für vielfältige Anwendungen nützlich ist. Ein Hochtemperaturtrockner, der zur Gasreinigung bzw. Desoxidation eingesetzt werden kann, ist ein gutes Beispiel für eine Anwendung, bei der eine Steuerung der Sauerstoffkonzentration bei erhöhten Temperaturen nötig ist. Pewatron hat Sensorlösungen entwickelt, die in Industrieprozessen mit Temperaturen von bis zu 300 °C zum Einsatz kommen können.

Das Sensormodul FCX-MC-HT300-CH besteht aus einem HT300-Sensorelement und der entsprechenden, über ein Hochtemperaturkabel verbundenen MC-Sensorelektronik. Der MC-Sensor steuert die Temperatur des Sensorelements genau und verstärkt das Schwachstromsignal des Sensors, um ein Ausgabesignal von 4–20 mA (MC-Standardkonfiguration) bereitstellen zu können. Dank spezieller Prozesse und Materialien ist das Sensorelement HT300 für den Einsatz bei Temperaturen bis zu 300 °C geeignet. Es wird bei einer vom Kunden angegebenen hohen Temperatur (T_a) individuell kalibriert; das Betriebsverhalten und die Toleranzen des Sensorelements werden in einem Toleranzband von T_a+/-50 °C geprüft.

Das Sensorelement HT300, bei dem es sich um einen amperometrischen Zirkoniumdioxidsensor handelt, ist für vier verschiedene Messbereiche verfügbar: 0…1000 ppm, 0…5 Vol.-%, 0…25 Vol.-% und 0…95 Vol.-%. Die Wahl des Sensorelements ist abhängig von der jeweiligen Anwendung. Für Trocknungs- und Desoxidationsprozesse bei hohen Temperaturen sind die Versionen mit 1000 ppm und 5 Vol.-% sehr beliebt, da diese beide über eine hohe Signalauflösung in Umgebungen mit einer niedrigen Sauerstoffkonzentration verfügen. Für Hochtemperaturtrocknungsprozesse unter Atmosphäre oder in Umgebungen mit hoher Sauerstoffkonzentration sind dagegen die Versionen mit 25 Vol.-% bzw. 95 Vol.-% die beste Wahl. Bei diesen beiden Elementen handelt es sich um Gassensoren mit Diffusionsbegrenzung, die dadurch vom Totaldruck in den Systemen unabhängig sind. Ihr Ausgabewert ist abhängig vom Partialdruck des Sauerstoffs, d. h. bei >100 °C kann der Sensor auch die absolute Feuchte messen.

Bei der MC-Elektronik handelt es sich um OEM-Elektronik mit der Möglichkeit, zwischen analoger (4–20 mA) und digitaler Ausgabe (RS232/RS485 und I²C) zu wählen. Bei der analogen Variante erfolgt die Ausgabe über eine Displaybox, wo sich auch die Prozessparameter leicht variieren lassen, um an einem vom Kunden definierten Arbeitspunkt die höchstmögliche Genauigkeit zu erreichen. Die OEM-Elektronik kann für den einfachen Einbau in bestehende Racks in einem Metallgehäuse bereitgestellt werden.

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